小型化铷原子频标数字锁频环路设计与实现

设计并实现了一种用于铷原子频标的小型化锁频环路。采用数字锁相倍频技术,实现了10MHz信号的45.5645833次倍频。再经过一级15次倍频后获得频率为6834.6875MHz的铷原子频标微波探寻信号。通过数字电路技术实现了455.645833MHz信号的小调频。测量并分析了455.645833MHz信号的相位噪声,结果表明电路系统对铷频标频率稳定度的贡献为3.2×10^-12τ^-1/2。测量了利用该电路得到的铷频标的短期频率稳定度,结果为5×10^-12τ^-1/2（1s≤τ≤100s）,明显高于一般商品小型化铷原子频标。     

随机相位抖动测量

无线电信号的重要特性之一是相位,为了澄清信号的相位特性的概念,提出了在工程系统里信号的相位特性,尤其是随机相位抖动的概念和表征。本文论述有随机相位抖动的测量方法,着重介绍一种为连续波雷达测试相位特性的相位抖动测试仪。详细分析该测试仪的设计细节和有关电路,该测试仪,经使用和系统自检,对5MHz～80MHz 信号测试,系统的相位漂移小于0.2°/小时,随机相位误差优于0.2°/10ms 和0.2°/1s。     

一种明显提高相位测距分辨率的方法

本文从原理和实验两方面提出了一种明显提高相位测距分辨率的方法.应用差频模拟锁相环(APLL)专用集成电路KD080H,作者设计制作出一种环路噪声带宽小于1Hz的晶体分频APLL,并成功用于相位检测频率1.5kHz的相位测距系统.实验表明,在光电信号频率为15MHz,晶体滤波器带宽500Hz,所得信号信噪比仅为40dB的条件下,测距分辨率可优于0.5mm,比应用中心频率1.5kHz带宽50Hz的有源滤波器测距系统的分辨率提高约7倍.该方法还具有结构简单,成本低,使用方便等优点.     

一种带移相功能的锁相放大电路设计及仿真

介绍了一种带移相功能的锁相放大电路的设计及仿真,可应用于从噪声中提取微弱信号的领域。锁相放大技术与窄带滤波相似,包括相敏检波和低通滤波,该电路基于相敏检波芯片AD630,并设计0°~360°移相电路,可调节相位保证输入信号与参考信号相位一致,得到输出最大值,经过仿真试验验证,该锁相放大电路可从1000倍的噪声中提取有效信号。     

一种19.6～27.8 GHz宽带低噪声锁相环设计

为给超高速数模转换器提供稳定的时钟信号,该文基于TSMC 40 nm CMOS工艺设计一款宽带低噪声的锁相环芯片。该芯片设计由二分频和计数器构成的分频器电路,减小吞脉冲带来的时钟抖动,从而优化噪声性能;此外,设计3位差分开关电容阵列,实现宽范围调谐的同时确保相邻调谐区间互相重叠,从而避免工艺误差导致的调谐盲区;最后还设计三阶环路滤波器及改进型差分电荷泵的电路。仿真结果表明,该锁相环具有19.6～27.8 GHz的宽带调谐范围,整体功耗为30 mW,输出频率频偏1 MHz处的相位噪声为–95.6 dBc/Hz。与其他文献的锁相环对比,在其他指标相当的前提下,该锁相环在调谐范围上具有先进性,可作为高性能的时钟信号。     

小型地磁传感器的低噪声前置放大电路设计

一些小型地磁传感器输出噪声电压水平在10 nV/Hz左右,现有nV级噪声水平的前置放大器体积太大难以满足其信号调理需求.针对这个问题,本文阐述了低噪声放大电路输入级设计原理,利用Multisim对输入级电路等效输入噪声电压等指标进行仿真,研制出一种基于差分输入的小型低噪声前置放大电路.给出了电路关键性能指标的仿真和测试结果,测试结果表明该电路具有良好的噪声特性和共模抑制比,噪声电压水平仅为3.7 nV/(Hz)～(1/2)@3.5 kHz,共模抑制比110 dB,增益为100～1 000连续可调.     

原子频标频率漂移率测试系统

针对铷原子频标的日漂移率的测试需求,采用时差法设计日频率漂移率检测装置。该装置通过多路分频器,将被测频标1 MHz、5 MHz、10 MHz信号分频为标准1PPS信号。GPIB接口控制时间间隔计数器测量时差数据并传输给计算机,计算测量结果。装置自动化程度高、工作稳定,实现对多台铷原子频标日频率漂移率的自动化测量。     

微振动的高精度测量

为了测量振幅小于1μm的微振动信号,在传统迈克尔逊干涉仪的基础上,提出了一种大光程差情况下的实时高精度测量系统。该系统使用单频窄线宽光纤激光器来减小长光程差下的相位噪声影响;用零差解调方法来抑制环境影响导致的相位漂移;双路平衡检测的使用将光源强度噪声降低16dB左右。当测量距离为10m时,光源引起的相位噪声仅为5.28×10-rad/Hz1/2;但由于6电路处理上的限制,实际可探测的最小灵敏度约为10-rad/Hz1/2。当被测信号在100Hz~4kHz之间5时,系统具有良好的线性响应度。     

自身相位噪声测量的分析

本文分析一种不需要参考（标准）信号源的相位噪声测量系统，该系统在被测通道里插入窄带晶体滤波器滤除被测信号的大部分噪声，作为参考信号再与被测信号进行比较，实现了信号源自身相位噪声的测量．本文还介绍一种自动相位噪声谱测量装置     

一种新的适用于小数分频技术delta-sigma调制器结构

提出一种适用于小数分频技术的delta-sigma调制器(DSM)结构。该调制器采用MASH三级四阶结构,并在第二级引入二阶DSM来提高调制器阶数以此达到抑制低频噪声的目的。同时,在调制器输入端加入随机噪声来打断输出序列的周期性,使得量化噪声功率谱更接近于高斯白噪声,这样,对于锁相频率合成器而言,系统带宽内的相位噪声在加到VCO之前,便会被滤除。给出设计框图,并进行计算机仿真。其结果表明,新结构的噪声基底比MASH1-1-1结构噪声基底降低10dB,并且谱线更加平滑。     

相位噪声标准的研制

为解决相位噪声测量系统校准无法溯源的问题,设计一套相位噪声标准系统,把相位噪声溯源到可调高斯白噪声源上。该系统可用来测试相位噪声测量系统的准确度及其本底噪声,解决传统比对方法各相位噪声测量系统之间精度较低的问题。利用不同频点的带通滤波器对相位噪声测试系统PN9000在5,10,100 MHz频点下的相位噪声测量结果进行校准,验证方案和整套系统的准确性。     

低相位噪声CMOS LC压控振荡器的设计与优化

采用线性时变(LTV)模型分析了电压偏置型CMOSLC交叉耦合压控振荡器(VCO)的相位噪声.以相位噪声为优化目标,元件参数为设计变量,根据理论计算与仿真结果确定了晶体管宽长比和谐振腔电感的最佳值,完成了电路的优化过程.并以此优化结果为依据,用0.18μm CMOS工艺设计、实现了一个芯片面积为1.1mm×0.7mm的LC交叉耦合振荡器.测试结果表明,在1.8V电源电压下,该压控振荡器的频率范围覆盖1150～1210 MHz,10kHz频偏处相位噪声达到-89dBc/Hz,核心电流4.3mA,抑制相位噪声性能优于其他振荡器.     

相位噪声标准的研制

为解决相位噪声测量系统校准无法溯源的问题,设计一套相位噪声标准系统,把相位噪声溯源到可调高斯白噪声源上.该系统可用来测试相位噪声测量系统的准确度及其本底噪声,解决传统比对方法各相位噪声测量系统之间精度较低的问题.利用不同频点的带通滤波器对相位噪声测试系统PN9000在5,10,100 MHz频点下的相位噪声测量结果进行校准,验证方案和整套系统的准确性.     

低压CMOS压控振荡器设计

通过对LC压控振荡器原理的分析,设计了一种新型CMOS集成压控振荡器.该电路通过利用振荡器的输出产生高电压来控制开关电容阵列的开启来实现输出频率在不同频段中转换,从而提高输出频率范围和降低相位噪声.电路采用TsMc18rf工艺,用cadence的spectre工具进行仿真.结果表明:在0.6V的电源电压下,频率覆盖了2.07GHz到2.78GHz,可调控范围约为29%,总功耗约为1.8mw,1MHz频偏处相位噪声约为一120dB/Hz,满足了设计要求.     

一种新型组合逻辑分频电路的设计

设计实现一种新型的分频电路,与以往的动态触发寄存器结构不同,采用组合逻辑电路进行分频,尤其对于高阶分频的情况,更占优势,电路门数少、成本低、速度快。以4096分频为例,对比传统与新型电路的优劣,基本达到预期的结果。     

基于DPGC技术的激光干涉纳米振动测量系统

基于数字相位载波调制(DPGC)原理,建立了激光干涉振动测量系统及其信号解调的软硬件处理平台,以24位数字信号采集卡配合64位PC处理器作为硬件电路的核心,实现了参考波形的发生与待测信号的实时采集,利用LabVIEW软件平台构建了DPGC算法,实现了振动信号的实时解调.实验结果表明,基于PC平台的DPGC信号解调方法,降低了传统的模拟PGC技术中模拟乘法器和微分器等硬件电路的漂移和噪声,提高了信号解调精度,改善了系统信噪比,实现了对频率范围10～200Hz低频振动信号的高精度测量,其分辨力达到0.14nm,动态范围达到120dB.     

微波、毫米波相位噪声测试系统的研制

提出了首先对微波、毫米波信号进行下变频,再利用锁相环提取被测试信号相位噪声的相位噪声提取方法,采用现代谱分析技术对提取出的相位噪声信号在频率中进行分析,并利用"反卷积"技术实现测试系统的误差校正,研制实现了微波、毫米波相位噪声测试系统.实验测试结果表明该系统具有测试灵敏度高和被测信号频率范围广的优点,证明了它具有较大的应用价值.     

宽频带相位差测量仪的研制

针对激光外差干涉相位跟踪锁定的亚纳米定位中相位差宽频带与高精度测量的难题,提出一种基于异或鉴相的宽频带相位差测量方法。采用集成射频信号幅度比和相位差单片检测电路AD8302作为异或鉴相核心单元,实现低频至射频范围同频正弦信号相位差到模拟电压的高精度转换;采用5阶巴特沃斯有源滤波器对模拟电压信号进行滤波预处理,以消除高频噪声以及工频干扰对鉴相精度的影响;采用模数转换器ADS7841将模拟电压信号转换为数字量,由单片机进行数据处理与结果显示。实验结果表明：本文研制的相位差测量仪在0°～180°相差范围内,鉴相带宽达到80MHz,精度优于0．1°,实现了相位差测量宽频带与高精度合理而有效地兼顾。     

HP5342A微波频率计的故障检修

1.故障现象 一台HP5342A微波频率计,在500MHz～18GHz量程上测量信号时,测出的结果与被测信号的频率值相差230MHz,改变信号源的输出频率时,发现仪器在500MHz～18GHz的量程中,只能在有限的不连续的频段内测出频率,读值偏差很大。 2.分析与检修 HP5342A微波频率计的测频范围为10Hz～18GHz,分为10Hz～500MHz(低频段)、500MHz～18GHz(高频段)两个量程。在这两个量程上,它采用了不同的测量方法,电路组成有较大的差异。在低频段,该频率计采用直接计数器、电源、10MHz频标等电路组成的低频频率计完成。在高频段,该频率计采用谐波差频技术对被测信号进行测量,测量电路除了上述部分外,还包括采样器、频合器、中频放大选频器、中频检波器等电路。显然,该仪器在两个量程的测量不确定度都与10MHz频标密切相关,而高频段还与频合器中主、附振荡器输出信号频率的准确度有关。因此,对10MHz频标和主、附振荡器的检测,是迅速完成压缩故障范围,实现故障定位的一条捷径。     

实用的出租车计价器计程适配器

适配器是由电路总成和输入、输出屏蔽导线组成的。其承担解决信号采集、电路兼容、信号电流过载、分频、功率输出、抗干扰等问题，这就保证出租车计价器和速里表原有的计量性能。其特点由10个分频参数可供选择；可使用于不同类型的出租车和计价器；经长期实用考察证明性能稳定可靠。