弹光调制干涉信号放大与处理电路的研究

发布时间：2017-09-06 01:40

  本文关键词：弹光调制干涉信号放大与处理电路的研究

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【摘要】：光谱测量技术目前已被广泛应用于科学研究、航天航空、环境监测等高科技领域。弹光调制傅里叶变换光谱仪作为一种新型的光谱仪,具有反应灵敏度高、光谱范围宽、抗震性强的优点,在光谱探测领域具有良好的应用前景。从弹光调制傅里叶变换光谱仪输出的干涉信号十分微弱,需要将转换后的电信号进行有效合理地放大滤波到AD采集范围,进而实现对干涉信号的实时采集储存和后续的数据处理。论文在分析_>光调制干涉信号的产生原理和幅频特性的基础上,分别将激光和高温黑体作为辐射源进行搭建弹光调制傅里叶变换光谱仪系统进行光谱反演。波长范围不同的辐射源会导致输出的电信号频率范围和幅值大小也不同。本文根据探测器输出干涉信号的幅值大小、带宽范围和所要求的AD电压接受范围,设计了电压增益在40dB左右的两级干涉信号放大电路,分别通过理论计算和Multisim软件仿真以及最后电路板的焊接测试进行研究干涉信号放大电路的稳定性、抗干扰性和自激振荡。接下来分别基于归一化方法计算出滤波电路元件参数和使用ADS射频电路软件设计了两路25M、50M低通无源滤波器,作用于放大电路后的滤波降噪。最后通过搭建完整的弹光调制光谱干涉仪系统进行验证本文所设计的放大滤波电路,论证了在前置系统中性能效果良好的放大干涉信号对后续干涉信号光谱反演的重要性。
【关键词】：弹光调制傅里叶变换光谱仪 干涉信号放大电路 自激振荡 低通滤波
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH744.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 选题背景和研究意义10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 FTS的国内外研究现状10-11
• 1.2.2 微弱信号放大电路的研究现状11-12
• 1.3 课题来源以及主要研究内容12-14
• 2 PEM-FTS干涉信号的特性分析与研究14-22
• 2.1 弹光调制傅里叶变换光谱仪的组成14-15
• 2.2 PEM-FTS的工作原理15-17
• 2.3 PEM-FTS的特性17-19
• 2.4 红外探测器选型19-21
• 2.5 本章小结21-22
• 3 弹光调制干涉信号放大电路设计22-39
• 3.1 放大电路的设计思路22-24
• 3.2 典型的运算放大电路24-26
• 3.3 电路噪声分析26-29
• 3.3.1 电阻与运放的噪声模型26-28
• 3.3.2 减小噪声干扰的方法28-29
• 3.4 放大电路仿真分析29-32
• 3.4.1 放大电路静态工作点的仿真29-30
• 3.4.2 放大电路瞬态分析30-31
• 3.4.3 电压增益稳定性分析31-32
• 3.5 干涉信号放大电路设计32-38
• 3.5.1 直流稳压电源设计32-33
• 3.5.2 干涉信号放大电路33-34
• 3.5.3 RC相位补偿电路设计34-36
• 3.5.4 两级放大阻抗匹配设计36-38
• 3.6 本章小结38-39
• 4 基于归一化算法和ADS的滤波电路设计39-55
• 4.1 滤波器的分类和特性39-41
• 4.2 滤波器的主要参数41-43
• 4.3 无源低通滤波器的设计43-46
• 4.3.1 低通滤波器的设计43-44
• 4.3.2 带通滤波器的设计44
• 4.3.3 高通滤波器的设计44-46
• 4.3.4 带阻滤波器设计46
• 4.4 归一化25M巴特沃斯低通滤波器的设计46-50
• 4.4.1 25M低通滤波器参数设计46-48
• 4.4.2 仿真测试与分析48-50
• 4.5 基于ADS的集总参数 50M低通滤波器的设计50-54
• 4.5.1 传输线理论50
• 4.5.2 集总参数 50M低通滤波器设计50-54
• 4.6 本章小结54-55
• 5 电路性能测试及数据分析55-63
• 5.1 PCB电路板制作55
• 5.2 放大增益稳定性分析55-58
• 5.3 滤波电路特性分析58-59
• 5.4 弹光调制系统搭建信号调试59-62
• 5.5 本章小结62-63
• 6 总结与展望63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士期间发表的论文68-69
• 致谢69-70

【参考文献】

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本文编号：801460