本文關(guān)鍵詞：基于OSK調(diào)制的高信噪比自適應(yīng)增益光譜探測技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 微弱信號處理 OSK調(diào)制 高信噪比 自適應(yīng)增益 光譜探測

【摘要】：本論文通過對光譜分析儀器技術(shù)進展和應(yīng)用現(xiàn)狀的總結(jié)分析,針對探測系統(tǒng)的光譜探測區(qū)間窄、系統(tǒng)輸入動態(tài)范圍小、輸出信噪比不足等問題,根據(jù)高性能光譜探測的深度需求,探索可滿足高信噪比、寬譜段、大動態(tài)范圍探測的自適應(yīng)增益光譜探測技術(shù)。課題將主要從電子學(xué)系統(tǒng)設(shè)計層面展開基于OSK調(diào)制的高信噪比自適應(yīng)增益光譜探測技術(shù)研究,旨在從系統(tǒng)源端改善光譜探測的效果,在此基礎(chǔ)上,論文分別就分光器件的特性、系統(tǒng)自動增益的設(shè)計以及微弱信號的信噪比改善方法等多個方面進行重點研究,完成課題光譜探測系統(tǒng)原理樣機的設(shè)計與實現(xiàn)�；贠SK調(diào)制的高信噪比自適應(yīng)增益光譜探測系統(tǒng)選用聲光可調(diào)諧濾光器(AOTF)作為電調(diào)諧分光器件,并利用直接數(shù)字頻率合成器(DDS)AD9910生成射頻驅(qū)動信號,實現(xiàn)快速、連續(xù)、穩(wěn)定的光譜分光;采用增益程控芯片AD8253和增益壓控芯片AD603組合完成系統(tǒng)增益程控,并通過采樣判斷、增益閉環(huán)控制,實現(xiàn)系統(tǒng)的自適應(yīng)增益功能;根據(jù)AOTF的電調(diào)諧特性,利用AD9910的輸出移位鍵控(OSK)功能進行射頻驅(qū)動信號的OSK調(diào)制,實現(xiàn)光譜分光信號的調(diào)制,并以鎖相放大技術(shù)輔以窄帶濾波實現(xiàn)光譜探測的高信噪比輸出。通過對課題所研發(fā)的高信噪比自適應(yīng)增益光譜探測系統(tǒng)原理樣機的詳細測試,結(jié)果表明:①系統(tǒng)自適應(yīng)增益調(diào)節(jié)范圍為?9.48~?7536,手動增益設(shè)置范圍可達?9.48~?119430;②無探測器前放時,模擬光譜信號處理電路小信號測試,系統(tǒng)輸出信噪比優(yōu)于55d B;含探測器前放時,整機黑體目標(biāo)測試,系統(tǒng)輸出信噪比優(yōu)于40d B,且系統(tǒng)測試輸入與測試輸出數(shù)據(jù)的反演誤差小于8%。較之未采用相關(guān)技術(shù)的“嫦娥三號(CE-3)有效載荷紅外光譜儀”,該光譜探測系統(tǒng)原理樣機的輸入光譜信號能量的動態(tài)范圍更大、光譜可探測范圍更寬、輸出信噪比更高,反演誤差也有所減小。總體而言,基于OSK調(diào)制的高信噪比自適應(yīng)增益光譜探測系統(tǒng)很好地實現(xiàn)了課題預(yù)期的研究目標(biāo),而且相關(guān)成果已被“CE-5有效載荷月球礦物光譜分析儀”和“寬譜段AOTF性能檢測系統(tǒng)”等項目所采用。
【關(guān)鍵詞】：微弱信號處理 OSK調(diào)制 高信噪比 自適應(yīng)增益 光譜探測
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH744.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 引言11-20
• 1.1 紅外光譜分析技術(shù)背景介紹12-13
• 1.2 紅外光譜儀器及其發(fā)展概況13-18
• 1.2.1 國外紅外光譜儀器研究進展13-16
• 1.2.2 國內(nèi)紅外光譜儀器研究進展16-17
• 1.2.3 紅外光譜儀發(fā)展趨勢17-18
• 1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容18-20
• 2 微弱信號檢測技術(shù)20-33
• 2.1 微弱信號檢測原理20-22
• 2.2 基于線性理論的微弱信號檢測方法22-29
• 2.2.1 低噪聲放大器22-23
• 2.2.2 窄帶濾波法23
• 2.2.3 同步累積法23-24
• 2.2.4 取樣積分法24-25
• 2.2.5 雙路消噪法25-26
• 2.2.6 相關(guān)檢測法26-28
• 2.2.7 諧波小波頻域提取法28-29
• 2.3 基于非線性理論的微弱信號檢測方法29-32
• 2.3.1 混沌振子29-30
• 2.3.2 隨機共振30-31
• 2.3.3 高階譜分析31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 3 光譜探測系統(tǒng)設(shè)計與分析33-77
• 3.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計33-34
• 3.2 AOTF分光驅(qū)動34-40
• 3.2.1 AOTF分光原理34-37
• 3.2.2 射頻驅(qū)動設(shè)計37-40
• 3.3 探測器與I/V轉(zhuǎn)換40-52
• 3.3.1 中波探測器40-42
• 3.3.1.1 探測器參數(shù)41
• 3.3.1.2 探測器電路與模型41-42
• 3.3.2 互阻抗I/V轉(zhuǎn)換42-52
• 3.3.2.1 互阻抗電路模型42-45
• 3.3.2.2 噪聲模型45-49
• 3.3.2.3 互阻抗I/V轉(zhuǎn)換電路49-52
• 3.4 增益程控環(huán)路52-61
• 3.4.1 程控放大52-55
• 3.4.1.1 AD825352-54
• 3.4.1.2 電路設(shè)計54-55
• 3.4.2 壓控放大55-61
• 3.4.2.1 AD60355-57
• 3.4.2.2 ADR51057-58
• 3.4.2.3 MAX54158-59
• 3.4.2.4 電路設(shè)計59-61
• 3.5 高信噪比電路設(shè)計61-72
• 3.5.1 窄帶濾波62-69
• 3.5.1.1 有源濾波器64-67
• 3.5.1.2 集成濾波器MAX27467-69
• 3.5.2 鎖相放大69-72
• 3.5.2.1 直流鎖相方案69-70
• 3.5.2.2 鎖相電路設(shè)計70-72
• 3.6 采樣及通信電路72-74
• 3.6.1 采樣電路設(shè)計72-74
• 3.6.2 通信電路設(shè)計74
• 3.7 系統(tǒng)軟件設(shè)計74-75
• 3.8 本章小結(jié)75-77
• 4 實驗與結(jié)論77-97
• 4.1 電源紋波測試78-79
• 4.2 電路功能及噪聲測試79-89
• 4.2.1 系統(tǒng)增益程控及自適應(yīng)測試80-88
• 4.2.1.1 AD8253 程控增益模塊測試80-81
• 4.2.1.2 AD603 壓控增益模塊測試81-85
• 4.2.1.3 自動增益功能測試85-88
• 4.2.2 電路信噪比改善測試88-89
• 4.3 黑體目標(biāo)光譜探測實驗89-96
• 4.3.1 光譜探測系統(tǒng)整機暗電平測試結(jié)果91-92
• 4.3.2 光譜探測系統(tǒng)整機單波段測試結(jié)果92-93
• 4.3.3 光譜探測系統(tǒng)整機全波段測試結(jié)果93-96
• 4.4 本章小結(jié)96-97
• 5 總結(jié)與展望97-99
• 參考文獻99-102
• 附錄A102-129
• 作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果129

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 范松南;蔡萍;;取樣積分在射頻導(dǎo)納物位測量中的應(yīng)用[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2006年06期

2 楊漢祥;;微弱信號檢測技術(shù)的研究[J];科技廣場;2009年01期

，

本文編號：686370