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上海千實(shí)解讀數(shù)字鎖相放大器的原理
數(shù)字鎖相放大器是一種用數(shù)字信號(hào)處理的方式實(shí)現(xiàn)的相敏檢波器（或同步解調(diào)器）來(lái)構(gòu)成的鎖相放大器，數(shù)字鎖相放大器比模擬鎖相放大器有許多突出的優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞，成為現(xiàn)在微弱信號(hào)檢測(cè)研究的熱點(diǎn)。
數(shù)字鎖相放大器的信號(hào)的輸入通道與模擬鎖相放大器相同，只不過(guò)是交流放大必需保證轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)時(shí)有足夠大的幅值。抗混疊濾波器是模擬信號(hào)數(shù)字化之前所要考慮的，其作用是濾除不需要的頻率信號(hào)，并將要數(shù)字化的信號(hào)在不失真前提下將其頻率上限限制在采樣頻率的一半以下，避免ADC的信號(hào)出現(xiàn)虛假信號(hào)，即主ADC的采樣頻率必須滿足采樣定律。被轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)被送入數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）中，依據(jù)一定的算法完成相敏檢波器的功能，再通過(guò)數(shù)字低通濾波器后獲取差頻后的直流信號(hào)。參考通道以信號(hào)輸入通道相同的采樣速率提供數(shù)字相敏檢波器所需要的相位信息，參考輸入通道同樣有內(nèi)部和外部參考信號(hào)兩種。在外部參考信號(hào)模式下，輸入的模擬參考信號(hào)或邏輯電平，被一個(gè)DSP單元采用數(shù)字鎖相環(huán)算法測(cè)量其頻率，并產(chǎn)生所需要的相位信號(hào)。在內(nèi)部參考信號(hào)的模式下，只需要給參考DSP單元輸入所需要的參考信號(hào)頻率值，就可以在所選定的頻率上產(chǎn)生數(shù)字相敏檢波處理單元所需要的相位信號(hào)，這種方式不需要外部參考信號(hào)和模擬鎖相放大器所需要的相位鎖相環(huán)，因此不需要時(shí)間鎖相就可直接輸出相位信號(hào)，降低了相位噪聲。參考通道中的n倍頻器不僅可以在與輸入信號(hào)相同的頻率上進(jìn)行鎖相，而且還可以在輸入信號(hào)的n倍諧頻上進(jìn)行鎖相檢測(cè)，這在俄歇光譜學(xué)等領(lǐng)域中是非常有用的，但是n倍頻后頻率是受參考頻率限制的。參考信號(hào)處理單元也可實(shí)現(xiàn)數(shù)字參考相移，其精度可達(dá)到毫度。同相相位和正交相位信號(hào)在數(shù)字處理單元中一般通過(guò)查詢的方式實(shí)現(xiàn)，可以使同相相位信號(hào)和正交相位信號(hào)同時(shí)提供給兩個(gè)數(shù)字解調(diào)器，使輸出的兩個(gè)分量能同步輸出。輸出通道中的數(shù)字低通濾波器，可以減小模擬濾波器的截止頻率不穩(wěn)定所造成的誤差。輸出DAC將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出，輸出處理單元可以通過(guò)和的平方根算法和除法算法計(jì)算出被測(cè)信號(hào)的幅值和相位。輸出微處理器可以對(duì)從輔助ADC的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行必要的運(yùn)算，在通過(guò)DAC轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出或數(shù)字顯示。另外DLIA還包括一個(gè)微控制器，該微處理器有輔助數(shù)字輸出、數(shù)字顯示，鍵盤(pán)通訊，IEEE-488通訊和RS233通訊功能。
