Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2024, 15 (3), 325–331
Errors of In-Phase and Quadrature demodulation method created by low-pass filter
George P. Miroshnichenko – ITMO University, St. Petersburg, Russia; gpmirosh@gmail.com
Alina N. Arzhanenkova – ITMO University, St. Petersburg, Russia; 11arzh11@gmail.com
Michail Yu. Plotnikov – ITMO University, St. Petersburg, Russia; plotnikov-michael@yandex.ru
Corresponding author: George P. Miroshnichenko, gpmirosh@gmail.com
DOI 10.17586/2220-8054-2024-15-3-325-331
ABSTRACT This article explores phase errors created by low-pass filter in interferometric signals which are processed by In-Phase and quadrature demodulation algorithm (IQ-demodulation). These errors were calculated using the analytical method and were compared with mathematical modeling, which uses pre-calculated parameters: phase, sampling period, infinitesimal parameters. In this paper, we show that phase errors calculated with analytical method clearly correlate with mathematical modeling errors. This work made it possible to calculate corrections to the demodulated phase, which, in turn, made it possible to refine the phase calculation step in IQ demodulation algorithm using the arctangent function. The resulting formulas describing the correction to the demodulated phase will increase the accuracy of the quadrature method, which is used to process signals from interferometric devices of various types, such as: reflectometers, geophysical seismic systems, interferometric radiometry, etc.
KEYWORDS demodulation, IQ demodulation, interferometry, measurement errors, sawtooth modulation
ACKNOWLEDGEMENTS The research was carried out within the state assignment of Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (project No. FSER-2024-0006).
FOR CITATION Miroshnichenko G.P., Arzhanenkova A.N., Plotnikov M.Yu. Errors of In-Phase and Quadrature demodulation method created by low-pass filter. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2024, 15 (3), 325–331.
[In Russian] Мирошниченко Г.П., Аржаненкова А.Н., Плотников М.Ю.
Погрешности метода синфазной и квадратурной демодуляции, создаваемые фильтром низких частот
АННОТАЦИЯ Предмет исследования. Данная статья посвящена исследованию фазовых погрешностей интерферометрических сигналов, создаваемых фильтром низких частот в методе синфазной и квадратурной демодуляции (IQ-демодуляция). Погрешности посчитаны аналитическим методом и сопоставлены с погрешностями, полученными с помощью математического моделирования, в котором используются заранее посчитанные параметры: фаза, период дискретизации, параметры малости. Основные результаты. В данной статье было показано, что погрешности фазы, полученные аналитическим методом, хорошо коррелируют с погрешностями, посчитанными с помощью математического моделирования. Данное исследование позволило рассчитать поправки к демодулируемой фазе, что, в свою очередь, улучшило этап вычисления фазы в квадратурном алгоритме демодуляции IQ с использованием функции арктангенса. Практическая значимость. Полученные формулы, описывающие поправки к демодулируемой фазе, повысят точность квадратурного метода демодуляции, который применяется для обработки сигналов с интерферометрических приборов различного типа, например: рефлектометров, геофизических сейсмических систем, приборов для интерферометрической радиометрии и т.д.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА демодуляция, IQ демодуляция, интерферометрия, погрешности измерений, пилообразная модуляция
