用与门实现差频测量

石英晶体压力温度传感器被广泛应用在一些要求高精度、高分辨率的场合,其原理为将可变晶体和基准晶体构成的振荡电路的频率输出进行差频得到信号输出.输出信号带有一定的基本频率,要实现高精度测量,应减去基本频率信号再进行频率的测量,带来的问题是求两频率的差.本文从理论上严格证明了用与门实现差频测量的可行性,并定量地给出了这种方法的适用条件;同时用Max274芯片设计了8阶切比雪夫低通滤波电路.实验证明,在一定条件下用与门附加滤波电路实现差频测量是完全可行的.     

D触发器实现差频的输出特性分析

在对频率输出的传感器测量中,经常碰到的一个问题是如何高精度测量由测量参数引起的小频率增量问题。许多研究使用D触发器得到待测的可变频率和参考的固定频率的差频。通过理论分析,对D触发器用于差频时的输出特性进行了研究。结果表明：即使两输入信号的频率固定,D触发器差频输出的周期不唯一。如果一个时钟信号周期的误差不影响到测量精度,D触发器可作为两信号的差频器件。实际应用时,参考信号的频率应大于待测信号频率的最大值,并将其接在“CLK”端。     

基于FPGA和自动增益控制技术的宽带数字频率计

设计了一种基于FPGA和自动增益控制技术(AGC)的新型高精度频率测量系统。AGC电路会根据输入信号的幅度值自动调整电路增益,使输出信号稳定在特定值附近。通过等精度测量方法,实现双路正弦波或方波的频率、相位差、占空比等要素的同步测量,其中100 MHz内的正弦波测频相对误差可控制在10~(-4)内。利用NIOSⅡ软核驱动键盘、液晶屏等外围模块,并添加蓝牙接口,具有较强的实用性。     

高频相位式激光测距频率源分析与改进

为优化相位式激光测距的频率源设计,提高测距准确度,通过建立频率源的相位噪声和频差在电路中的传递模型,分析二者对测量误差的影响程度,得出频差是影响测距误差的主要因素,提出通过混频器改进锁相环频率源的方法.该方法采用混频器替代传统锁相环反馈同路的分频器,缩短锁相环的锁定时间,从而提高相位式激光测量的准确度.实验结果表明,在测量频率达每秒百万次时,改进后频率源引起的误差降低了39％,该方法能有效提高相位式激光测量性能.     

硅微谐振式压力传感器闭环频率跟踪电路

为了精确、快速测量静电激励/压阻检测的硅微谐振式压力传感器在受到外界压力后频率的变化,设计了一种基于锁相环的闭环频率跟踪电路。通过对输入信号进行放大、滤波和移相以满足闭环自激振荡条件,然后利用锁相环电路进行信号的无相差频率跟踪,最后将锁相环输出信号转换为满足传感器激励要求的正弦信号。该电路具有良好的频率稳定(频率误差1 Hz)和跟踪性能,实现了在18～30 kHz范围内频率无相差锁定。     

基于单片机和CPLD的高精度频率计设计

介绍了利用CPLD进行测频计数,单片机实施控制实现多功能频率计的设计电路的方法.利用等精度的设计方法,克服了基于传统测频原理的频率计的测量精度随被测信号频率的下降而降低的缺点,利用CPLD来实现频率、周期、脉宽和占空比的测量计数,利用单片机完成整个测量电路的测试控制、数据处理;显示输出部分也由CPLD来完成.     

压电驱动无针注射器脉冲电源设计

针对压电驱动无针注射对电源的需求,设计了与压电无针注射器配套的脉冲电源,该脉冲电源的驱动控制系统由电池提供12V的直流电压,通过Buck与推挽电路级联电路升压后整流滤波输出0～400V直流可调电压,由反馈电路对输出电压进行校正,最后全桥逆变电路实现输出频率与占空比可调,且输出电压在0～400V随占空比的改变成线性变化的瞬时高压脉冲信号。实验结果表明,该脉冲信号稳定可靠,输出纹波在范围0.5%以内,满足了压电驱动无针注射电源需求。     

基于NiosⅡ的FPGA频率计设计与实现

文中主要介绍一种以FPGA器件为控制核心的高精度数字频率计,其中待测信号经过输入缓冲电路,由FPGA采集并计数处理,最终测量结果显示在触摸彩屏液晶上。设计基于NiosⅡ,把采集部分和控制部分很好地融合在一起,辅之等精度测频法、多周期测时间间隔法和多周期测占空比法,从而达到精确、实时测量的目的。经试验验证,该系统能实现对输入频率从1 Hz~200 MHz周期信号的周期、频率、占空比和时间间隔的测量,测量精度优于10-7,稳定性和实时性好。     

高频信号发生器设计及在水处理系统中的应用

高频信号发生器是高频水处理仪的核心部件，具有除垢抗垢杀菌的作用。本文以集成单片高频信号发生器MAX038为核心．设计了波形发生电路．频率测量电路和频率显示电路．能够输出频率和占空比可调高频方波，正弦波及三角波。     

工频相位差测量的一种数字化实现方法

本文设计了正弦波整形电路、相位比较电路、锁存信号的产生电路、一定频率的计数信号发生器、LED数显电路,实现对工频信号差数字化的直接测量;并介绍了对工频信号以外信号的相差扩展测量方法。     

耦合式光电振荡器的动态腔长稳定控制

提出了一种基于耦合式光电振荡器的动态腔长长时稳定控制方案,当光谐振腔腔长变化时,通过同相正交（in-phase/quadrature,I/Q）混频器测量光谐振腔内选定两点的谐振相位变化量,反馈控制光电再生腔的光延迟线进行再生腔长跟随补偿,实现可变腔长的耦合式光电振荡器的锁模控制输出,从而将变化的谐振腔腔长转化为变化的谐振频率进行精密测量。经过系统实验,当谐振腔长变化时,振荡器可实时锁定输出可变的微波信号,并保持边模抑制比优于47.26 dB,1 h内功率抖动小于0.28 dB,锁定相位误差抖动在±1.5°以内。     

Quasi-optical diplexer for millimeter wavelengths

A quasi-optical diplexer for injection of signal and local oscillator frequencies into a mixer at millimeter wave-lengths is described. The diplexer accepts both image and signal bands, presents low loss at both the signal and local oscillator frequencies and rejects local oscillator noise at the signal frequency. The configuration of the device makes it particularly useful for Cassegrain receivers using a cooled mixer and a lens corrected feed system. The diplexer has been tested at 150 GHz on the 11-m radio telescope operated by The National Radio Astronomy Observatory in Tucson, Arizona.     

Development of electron cyclotron emission imaging system on Large Helical Device

A combined system of microwave imaging reflectometry and electron cyclotron emission (ECE) imaging has been developed for the Large Helical Device. This system includes a wide-band two-dimensional horn-antenna mixer array (HMA). The HMA consists of horn antennas, waveguides, mixers, and intermediate frequency circuits. The frequency response of the HMA is between 50 and 110 GHz. The ECE signal is selected using a 95 GHz local oscillator and a 93 GHz high-pass filter.     

Compact terahertz passive spectrometer with wideband superconductor-insulator-superconductor mixer

We developed a compact terahertz (THz) spectrometer with a superconductor-insulator-superconductor (SIS) mixer, aiming to realize a portable and highly sensitive spectrometer to detect dangerous gases at disaster sites. The receiver cryostat which incorporates the SIS mixer and a small cryocooler except for a helium compressor has a weight of 27 kg and dimensions of 200 mm × 270 mm × 690 mm. In spite of the small cooling capacity of the cryocooler, the SIS mixer is successfully cooled lower than 4 K, and the temperature variation is suppressed for the sensitive measurement. By adopting a frequency sweeping system using photonic local oscillator, we demonstrated a spectroscopic measurement of CH(3)CN gas in 0.2-0.5 THz range.     

基于Duffing振子检测频率未知微弱信号的新方法

针对现有混沌振子难以检测频率未知微弱信号这一难点,提出利用Duffing振子输出值的方差峰值结合遗传算法检测淹没在强噪声背景中频率未知微弱信号的一种新方法。从分析混沌系统结构参数的阈值入手,讨论了周期策动力的频率、初始相位和噪声对系统运行状态的影响;研究系统输出值方差与系统状态的对应关系,探讨待测信号频率以及与周期策动力之间相位差对状态变量方差和状态转换时间的影响。由此,提出采用具有相位偏移的Duffing振子阵列覆盖全相位,并结合遗传算法,优化求解不同频率输入信号下系统输出值方差的极值,以此得到待测信号频率的方法。该方法解决了现有混沌振子类检测方法必须已知信号频率的限制。实验结果证明了本方法能准确、快速地检测待测信号频率。新方法的状态判定简便、检测精度高、更为灵活、适应性强,为微弱信号的检测提供了新的手段。     

基于GPS校准晶振的高精度时钟的设计

文章结合高精度晶振无随机误差和GPS秒时钟无累计误差的特点,采用GPS测量监控技术,对高精度晶体振荡器的输出频率进行精密测量和调节,使晶振的输出频率同步在GPS系统上,从而提供高精度的时钟信号。根据此方法研制了具有高性价比的高精度时钟发生装置,并成功的应用于通信系统中。     

Hot-electron bolometer terahertz mixers for the Herschel Space Observatory

We report on low noise terahertz mixers (1.4-1.9 THz) developed for the heterodyne spectrometer onboard the Herschel Space Observatory. The mixers employ double slot antenna integrated superconducting hot-electron bolometers (HEBs) made of thin NbN films. The mixer performance was characterized in terms of detection sensitivity across the entire rf band by using a Fourier transform spectrometer (from 0.5 to 2.5 THz, with 30 GHz resolution) and also by measuring the mixer noise temperature at a limited number of discrete frequencies. The lowest mixer noise temperature recorded was 750 K [double sideband (DSB)] at 1.6 THz and 950 K DSB at 1.9 THz local oscillator (LO) frequencies. Averaged across the intermediate frequency band of 2.4-4.8 GHz, the mixer noise temperature was 1100 K DSB at 1.6 THz and 1450 K DSB at 1.9 THz LO frequencies. The HEB heterodyne receiver stability has been analyzed and compared to the HEB stability in the direct detection mode. The optimal local oscillator power was determined and found to be in a 200-500 nW range.     

晶体振荡器的补偿技术研究

为提高晶体振荡器的频率特性,减小温度以及老化对其影响,通过对晶体振荡器的频率-温度与频率-老化特性的研究,设计了一种补偿电路。利用微机输出补偿电压拉动压控电压改变晶体振荡器的频率特性,论证了一种新的晶体振荡器的补偿技术,并介绍了系统框图及原理,给出了补偿结果。     

基于光敏耦合定时器的压频转换器的实现

研制了基于定时器的压频转换器, 电路主要由工作于非稳态多谐振荡器模式下的定时器LM555和两个光敏电阻构成. 由于数字存储振荡器测得的定时器输出波频率与所施加的输入电压基本呈线性比例关系, 所研制的转换器为类数字输出, 因此具有线性输入/输出关系、 体积小、 易携带和高性价比等优点. 此外, 定时器输出波可以直接与PC机、 微处理器或微控制器相连, 不需要模/数转换器就能完成对输入电压信号的进一步处理.