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Moku:Lab展示锁相放大器的基本原理【台湾宾果28注册会员】

作者:台湾宾果28注册会员 时间:2021-01-11 20:48
本文摘要:在这个视频中,我将在Moku:Lab展示锁相放大器的基本原理。第二部分讨论了锁相放大器的两个最重要的可调整参数:振幅和低通滤波器比特率。然后,使用黑色Moku的锁相放大器展开异质混合。然后将ipad连接到黑色Moku,启动锁相放大器。

频率

在这个视频中,我将在Moku:Lab展示锁相放大器的基本原理。锁相放大器是实验室中最罕见的仪器,可以提取淹没在强噪音背景下的未知暗信号。

这个视频分为上下两个部分,第一部分说明外差法的基本原理,并说明在锁相缩放中的应用。第二部分讨论了锁相放大器的两个最重要的可调整参数:振幅和低通滤波器比特率。让我们开始视频的第一部分。外差法的目的通常是将一个频率区间的信号切换到另一个频率区间。

一般来说,将高频信号转换为较低的频率,例如罕见的超外车收音机。高频信号需要转换为低频信号的原因是高频信号通常更适合发射传播。稀有的射频信号都在兆赫,甚至GHz区间。

但是,这些高频信号很难被模拟-数字转换器和其他信号处理设备执行必要的报废。因此,对这些信号展开频率下降必须用在外差法上。外差方法的核心要素是将两组信号相乘的混频器。

假设要对一个正弦信号f1展开频率下降。不添加到其他签名信号F2展开。

F2通常被称为基本振荡器。结果得到的输入不会混合两种不同的频率:f1和F2的和和。之后,使用低通滤波器过滤高频成分,可以得到f1和F2频率较低的低频信号。

通常也称为中频。Moku:我将在实验室展示这个过程。首先,我们启动两个Moku,我们用银色Moku作为波形发生器来产生我们的信号和本机振动。

然后,使用黑色Moku的锁相放大器展开异质混合。拿着IPAD,我们先连接银色的莫库,启动波形发生器。我们分别制造1kHz和1.1kHz两个正弦波,实时振幅。

然后将ipad连接到黑色Moku,启动锁相放大器。锁相放大器有混频器。首先,我们使用内置示波器确认,黑色Moku收购了1kHz和1.1kHz签名信号。

然后启动搅拌机,然后启动监视点。我们可以看到这个信号包含一个高频和低频成分。

打开傅里叶变换功能,在频域仔细观察这个信号。我们可以看到两个山峰,分别是100Hz和2.1kHz,f1和F2的总和和差异。启动低通过滤器后的观察点。

刚开始,低通滤波器比特率远远高于2.1kHz,因此两个峰基本上可以看到相同的振幅。然后将低通滤波器的比特率降低到100Hz。我们顺利地将高频成分减少到- 55dBm。

回到时间区域,可以看到100Hz的中频信号。让我们用数学方法证明这个结果将1kHz和1.1kHz的两个正弦函数相加,并用于简化三角恒等式。

我们得到的新函数包括两个原始函数频率的总和和差异。之后用于低通滤波器,将两者都过滤掉,得到100Hz的中频信号。

这就是外差法的基本原理。现在,例如,如果我们的信号几乎大于本机振荡器的频率,会不会经常出现什么结果呢?让我们在Moku测试一下。首先,我们有两个ipad。用第一个ipad连接银色Moku波形发生器,第二个ipad连接黑色Moku的锁相放大器。

启动中频信号的检测点、开频、平均值和傅里叶变换。起初,该信号的频率为100Hz,平均值为0。接下来,我们将1.1kHz的信号逐渐移动到1kHz。在此期间,可以看到中频信号频率逐渐下降,最终成为DC信号。

平均值从0瞬间下降。让我们用数学方法证明一下 用1kHz信号替换F1,通过一定程度的计算,不包括DC信号和高频信号。

过滤高频信号,我们就不会得到与原来信号强度成正比的直流信号。这样,使用与信号频率完全相同的基本振荡器来检测信号并获得原始信号的强度是锁相放大器的基本原理。

为什么锁相放大器可以提高我们的测量?最重要的原因之一是1/F噪音不存在。在图黑线右边的图中,1/F噪音与频率成反比。低频区间的检测有比高频低得多的背景噪音。

因此,将源信号调制为高频信号,重新开始测试,可以非常有效地防止1/F噪音。调制后,不能使用带通滤波器过滤所需信号并获得振幅。但是在实际使用中,很难实现以宽比特率工作的过滤器。另外,每当使用比特率过滤器转换频率时,都需要使用新的替代过滤器。

因此,将信号与本机振荡器混合,用于将信号转换为DC区间。然后用于低通滤波器以过滤信号。这个过程也会被篡改。调制是锁相放大器的基本工作原理。


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