数字锁相放大器优化设计与实现

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2、？■Ｉ措导教师、职称！朱卫华副教授学科专业：物理电子学向：电子系统集成及应用＿研究方所在学院：电气工程学院二零一六年五月Ｖ－．数字锁相放大器化化设计与实现论文作者签名：式词輪］指导教师签名：论文评阅人１：刘义予，教渡，博导，华中科技大学评阅人２；陈义化，教提，硕导，南华大学评阅人３；答辩委员会主席：王新林，郵段，硕导，南华大学委员１；陈丈化，教段，硕导，南华大挙委员２：单长虹，教段，硕导，南华大学委

3、员３；宁志刚，副教慑，硕导，南华大学委员４：郭讳，副郵榜，硕导，南华大举委员５：委员６；答辩日期：２０１６年５月２３日南华大学学位论文原创性声明，所呈交本人声明的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的。，论文ｌ尽我所知特别加ｉＵ示注谢的地外，论中研究成果隙了中和致方文不包普其，也他人己经发表或撰写过的研究成果不包含为获得南华大学或其他单位的学。共工的志对本研究所作贡献巧已在论文位或证书而使用过的材料与我同作同的。本人完全意识到本中明确

4、的说明声明的法律结果由本人承担。作了：作者签名巧日／＾）７知方］ｊ司＾，华大位论文版权使用授权书南学学－＾（上本学位论义是本人在南华大学攻读博／学位期间在导师指导下完成＾。，不得的学位论文本论文的研成果归南华大学所有本论文的研究内Ｗ其它究容单位。、目；的名义发表本人同意南华大学有关保留使用学位论文的规定，学校Ｐ有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可公布学位论文全部的，或部分内容可Ｗ采用复印、缩印或其它手段保留学位论文；学校可根据国家或位。湖南省有关部

5、口规送交论文意学校将论文加入《中国优秀博硕±学位定学同论文全文数据库》±学位论文全文数据库》，并按《中国优秀博硕出版章程规定。意投权享受相关权益中国科学信息技术研究所将本学位论文收录到《国同中学，》并通过络向社会公供信息服务。对于涉密位论支全文数据库网众提的学位论，解密后适文用该搜权。。３荀＾作者签：韻名卸车月如签：少导师名打年月日作ｙ数字锁相放大器优化设计与实现摘要:锁相放大器（Lock-inAmplifier,LIA）是一种用来检测和测量淹没在复杂噪声中的微弱信号的

6、一种精密仪器，且通常情况下被测信号的幅值要远小于噪声信号的幅值。为了减少数字锁相放大器的数字信号处理模块在硬件实现时所占用的逻辑资源，本文根据正交矢量型双相数字锁相放大器的检测结果与被测信号采样频率无关的特性，采用多抽样率数字信号处理理论，将较高采样率下的被测信号降为较低采样率下的信号然后进行相应的处理。（1）针对正交参考信号的生成，本文采用查找表的原理进行设计与实现，节省了3/4的存储空间。（2）数字窄带低通滤波器的性能优劣是数字锁相放大器能否实现微弱信号检测的关键，本文以多抽样率数字信号处理理

7、论为基础，设计了具有高性能的数字窄带低通滤波器。在40kHz的采样率下该滤波器的通带截止频率最低为0.1Hz，Q值较高，能够达到数字锁相放大器对所需滤波器的要求；采用Hogenaur“剪除”理论的级联积分梳状（CICCascadeIntegratorComb）滤波器，在实现时不仅能够节省大量的硬件逻辑资源，而且将CIC滤波器的最小响应时间从7.53ns降到6.519ns,即速率从132.66MHz提高到153.40MHz；利用内插二阶多项式滤波器（ISOPInterpolatedSecondOrd

8、erPofynomials）对CIC滤波器通带衰减进行补偿，使其通带内的衰减由1.54dB降低到0.4dB左右。通过modlsim仿真结果与simulink的仿真结果及系统输入值之I间的比较，结果表明：所设计的数字锁相放大器的数字信号处理模块能够实现将淹没在噪声信号的被测信号检测出来。关键词：微弱信号检测；锁相放大器；多抽样率数字信号处理；数字窄带低通滤波器IITheoptimizationdesignandiplementationofDigitalLock-inAmplifie