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數(shù)字鎖相放大器是如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)提取的?

更新時(shí)間:2025-11-20點(diǎn)擊次數(shù):285
  數(shù)字鎖相放大器是借助數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)檢測(cè)的核心儀器,能從強(qiáng)噪聲背景中精準(zhǔn)提取與參考信號(hào)同頻同相的微弱電信號(hào),如今已逐步替代傳統(tǒng)模擬鎖相放大器,廣泛應(yīng)用于光學(xué)、光子學(xué)、材料科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。
  數(shù)字鎖相放大器通過以下步驟實(shí)現(xiàn)信號(hào)提?。?/div>
  信號(hào)采樣:利用高分辨率ADC對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化采樣,確保微弱信號(hào)被準(zhǔn)確捕捉。
  參考信號(hào)處理:通過數(shù)字鎖相環(huán)生成與輸入信號(hào)同頻的參考信號(hào),支持內(nèi)部參考或外部參考模式。
  相敏檢測(cè)(PSD):將輸入信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行正交相關(guān)解調(diào),輸出同相(I)和正交(Q)分量,其幅度與輸入信號(hào)幅度成正比,相位差反映信號(hào)相位信息。
  低通濾波:數(shù)字濾波器去除高頻噪聲,保留有用信號(hào),時(shí)間常數(shù)可調(diào),適應(yīng)不同動(dòng)態(tài)響應(yīng)需求。
  幅值與相位計(jì)算:通過平方根算法和除法算法,從I/Q分量中計(jì)算信號(hào)幅值和相位,精度可達(dá)毫度級(jí)。
  應(yīng)用領(lǐng)域:
  光學(xué)與光子學(xué):用于光譜分析、激光干涉測(cè)量等,比如檢測(cè)激光經(jīng)樣品反射或透射后的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)化的電信號(hào),分析樣品的光學(xué)特性。
  材料與電子學(xué):可開展阻抗分析、半導(dǎo)體器件特性測(cè)試,例如測(cè)量新型半導(dǎo)體材料的微弱導(dǎo)電信號(hào),研究其電學(xué)性能隨溫度、壓力的變化規(guī)律。
  基礎(chǔ)科研:在量子物理、納米科技等領(lǐng)域,用于捕捉量子器件、納米材料產(chǎn)生的微弱電信號(hào),助力微觀尺度下的物理現(xiàn)象研究。
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