파장 하나를 스캔할 때 디모듈레이터는 몇 개의 원시 데이터 포인트를 수집합니까?
광섬 격자(FBG) 복조 기술에서 **“샘플링 포인트 수(Number of Sampling Points)”**는 광섬 격자 복조기가 **단일 파장 스캔 주기(Single Wavelength Scan)**를 완료하는 동안 내부 고속 아날로그-디지털 변환 모듈(ADC)이 광검출기 출력 광 강도 신호를 이산화하여 수집하는 원시 이산 스펙트럼 데이터 포인트의 총 수를 의미합니다.
1. 샘플링 포인트의 물리적 의미와 계산 관계
스윕 레이저 소스(Swept Laser) 또는 튜너블 광학 필터(예: Tunable F-P 필터) 기반 복조기에서 광원 파장은 주기적으로 선형 변화합니다. 복조기는 단일 파장 스캔 범위 내에서 일정한 클럭 주파수로 연속 샘플링합니다.
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단일 스캔 샘플링 포인트 수와 클럭 주파수 간의 관계:
N = \frac{f_{\text{ADC}}}{f_{\text{scan}}}- N : 단일 스캔의 샘플링 포인트 수(Points/scan);
- f_{\text{ADC}} : ADC의 샘플링 클럭 주파수(예: \text{MSps}, 초당 백만 회 샘플링);
- f_{\text{scan}} : 복조기의 파장 스캔 주파수/데이터 새로고침 속도(예: 10\text{ Hz}, 100\text{ Hz}).
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스펙트럼 샘플링 간격(파장 해상도의 하위 간격):
\Delta \lambda = \frac{\Delta \Lambda}{N}- \Delta \Lambda : 스캔되는 총 파장 범위(예: 40\text{ nm} = 40,000\text{ pm});
- \Delta \lambda : 인접한 두 원시 샘플링 포인트 사이의 물리적 파장 간격.
예를 들어, 복조기의 파장 스캔 범위가 40\text{ nm} (40,000\text{ pm})인 경우:
- 단일 스캔에서 20,000 포인트를 수집하면, 인접한 원시 포인트의 파장 샘플링 스텝은 $2\text{ pm}$입니다.
- 단일 스캔에서 40,000 포인트를 수집하면, 인접한 원시 포인트의 파장 샘플링 스텝은 $1\text{ pm}$입니다.
2. 샘플링 포인트 수가 복조 성능에 미치는 영향
- 스펙트럼 재구성 정확도 및 피크 알고리즘:
FBG의 일반적인 반사 스펙트럼은 특정 3\text{ dB} 대역폭(일반적으로 0.2\text{ nm} \sim 0.3\text{ nm}, 즉 200\text{ pm} \sim 300\text{ pm})을 가집니다. 단일 스캔의 샘플링 포인트 수가 많을수록 해당 반사 피크 범위에 더 많은 원시 포인트가 포함되며, 가우시안 피팅(Gaussian Fitting), 중심점 알고리즘(Centroid Algorithm) 또는 다항식 피팅을 사용하여 중심 파장을 계산할 때 피팅 정확도와 반복성이 높아지고 노이즈의 영향을 덜 받습니다. - 하드웨어 처리량과 스캔 속도 간의 절충:
ADC 변환 속도가 고정된 경우, 단일 스캔의 새로고침 빈도(f_{\text{scan}})를 높이면 각 스캔 주기 내의 샘플링 포인트 수 $N$이 비례적으로 감소합니다. 따라서 복조기의 내부 펌웨어와 DSP 아키텍처는 스캔 속도, 샘플링 포인트 수 및 파장 계산 정확도 간의 최적의 균형을 이루어야 합니다.
3. 관련 공식 제품 및 사양
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.의 관련 하드웨어 장비는 공식 제품 OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator 를 참조하십시오.
핵심 사양 지표:
- 파장 범위 : 기본 1525 \sim 1565\text{ nm} 또는 1528 \sim 1568\text{ nm} (40\text{ nm} 범위, 맞춤 설정 가능);
- 데이터 샘플링 주파수 : 10\text{ Hz}, 50\text{ Hz}, 100\text{ Hz} 선택 가능 (사용자는 소프트웨어를 통해 최소 $1\text{ Hz}$까지 주파수를 낮춰 사용할 수 있습니다);
- 파장 해상도 : 기본 1\text{ pm}, 또는 0.1\text{ pm} (맞춤 설정 가능);
- 채널 구성 : 4채널, 8채널, 16채널, 32채널 선택 가능;
- 소프트웨어 및 프로토콜 : 기본 B/S 아키텍처 소프트웨어 사용, C/S 아키텍처 지원, TCP, UDP, Modbus 등 통신 프로토콜을 통한 타사 시스템과의 통합 지원.