【正文】 相關(guān)器 同步積分器 旋轉(zhuǎn)電容濾波器 第三章 周期性微弱信號檢測方法 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 1 干擾 F1 引入噪聲 信號 能量信號 /功率信號 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 3 歸一化能量 定義：信號電壓（電流）加到一歐姆電阻上所消耗的能量 實(shí)函數(shù) 能量有限信號： 一般的非周期信號 能量信號 /功率信號 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 4 周期信號，階躍函數(shù)，隨機(jī)信號 平均功率 定義：信號電壓（電流）加到一歐姆 電阻上所消耗的功率 歸一化能量積分為無窮大 實(shí)函數(shù) 功率有限信號： 相關(guān)函數(shù) 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 5 能量有限信號，互相關(guān)函數(shù)定義： 相關(guān)函數(shù) 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 6 相關(guān)函數(shù) 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 7 功率有限信號相關(guān)函數(shù)定義： 相關(guān)函數(shù)定義也適用于實(shí)函數(shù)的情況 相關(guān)函數(shù) 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 8 相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)： 實(shí)函數(shù)的情況： 相關(guān)檢測 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 9 兩相互獨(dú)立的隨機(jī)過程的互相關(guān)函數(shù)為常數(shù)，等于兩個隨機(jī)函數(shù)的平均值的乘積 相關(guān)檢測器 （相關(guān)接收機(jī)） 自動計算相關(guān)函數(shù)的儀器 自相關(guān)檢測 互相關(guān)檢測 相關(guān)檢測 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 10 自相關(guān)檢測 相關(guān)檢測 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 11 相關(guān)檢測 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 12 相關(guān)檢測 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 13 發(fā)送信號的周期已知 在接收端發(fā)出與發(fā)送信號 同頻 的“干凈”的本地信號 輸入信號 本地信號 相關(guān) 提高電路抗干擾性能 互相關(guān) 檢測 相關(guān)檢測 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 14 ? 理論上：互相關(guān)接收比自相關(guān)接收更有效 ? 實(shí)際上：兩者檢測能力相差不大 相敏檢波 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 15 相敏檢波器 乘法器 PSD 輸入兩同頻信號 兩信號同相 兩信號反相 相差 90176。 或 270176。 輸出最大 輸出負(fù)最大 輸出為 0 相敏檢波 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 16 和頻項(xiàng)，用低通濾波器濾除 相乘： 差頻項(xiàng) 兩信號同頻： 直流輸出 正比于相位差的余弦值 ——相敏 兩正弦波輸入： 相敏檢波 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 17 信號頻率 噪聲頻率 與參考信號的相差 信號中有噪聲： 相敏檢波 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 18 通過相敏檢波器后輸出： 只有體現(xiàn)相差的直流輸出 直流 加低通濾波器 相敏檢波 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 19 方波做參考信號： 參考信號： 1V方波 方波的基波頻率 ——傅氏級數(shù)展開： 相敏檢波 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 20 包含參考信號所有奇次諧波所產(chǎn)生的相敏直流輸出： PSD諧波響應(yīng) 輸出： 相敏檢波 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 21 正半周 負(fù)半周 鎖定放大器 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 22 鎖定放大器 被測信號與參考信號嚴(yán)格同步 放大倍數(shù)很高 交流輸入，直流輸出 信號通道 相關(guān)器 參考通道 噪聲帶寬極窄 信噪改善比很高 鎖定放大器 蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 微弱信號檢測 23 相關(guān)器 大幅度壓縮等效噪聲帶寬 需要的 特性 動態(tài)范圍大 漂移小 時間常數(shù)可調(diào) 線性好 增益穩(wěn)定 頻率范圍寬 方波 直流：斬波為交流方波 正弦 互相關(guān) 運(yùn)算電路 乘法器 積分器 開關(guān)乘法器 線性好 動態(tài)范圍大 電