用于核磁共振的直接数字合成频率源

直接数字频率源的使用可以简化核磁共振谱仪的设计,降低核磁共振谱仪设计的成本. 文中介绍一种采用Analog Device公司的AD7008芯片设计的基于PC机的直接数字合成频率源,它可实现频率和相位的高速切换,频率分辨率为0.01Hz,相位分辨率为0.09°,最后给出核磁共振实验结果.     

300 MHz核磁共振频率源的研制

介绍了基于Analog Device公司AD9954设计的数字化频率源,可以实现宽带高频（5 MHz~125 MHz、280 MHz~301 MHz）、高稳定度（1×10^-9）、低相位噪声（301 MHz,≤-127 dBc/Hz@250 kHz offset）频率输出以及频率、相位和幅度的高速切换. 该数字化频率源可应用于300 MHz核磁共振谱仪和磁共振成像仪,可部分取代昂贵的进口频率源. 本文最后给出核磁实验结果.     

磁共振成像数字谱仪的射频发射/接收通道相位相干性的研究

讨论了一种在核磁共振成像数字谱仪中保证射频发射机与接收机之间射频信号相位相干的方法,该方法在成像脉冲序列执行过程中,同步切换发射机与接收机的频率,并在脉冲序列最后,将发射和接收频率恢复到脉冲序列最初的频率值,从而实现发射与接收的信号相干,其优点是无需加入额外的"回绕延时",从而使得脉冲序列的编写得到简化,并且该方法不依赖于磁共振谱仪发射机和接收机硬件部分的具体结构,是适用于数字化谱仪的一种普遍的方法.     

一种用于核磁共振的脉冲场梯度单元

给出一种用于核磁共振谱仪的脉冲场梯度单元的详细设计. 它具有结构简洁、性能良好以及成本低廉等特点. 该单元只需外部设备提供两条TTL触发线即可产生任意波形的梯度脉冲，因此可以方便地与商用核磁共振仪器配套使用.     

一种用于高场MRI的多源射频发射机

介绍了高场磁共振成像（MRI）多源发射技术的原理,提出了一种用于高场MRI系统的多源射频信号发射机.它能并行输出多路频率、相位、幅度,可快速独立调节的射频脉冲信号.该射频发射机的实现基于单片现场可编程门阵列（FPGA）和多通道数模转换器（DAC）芯片,FPGA读取预存于双端口随机存取存储器（RAM）中的射频信号参数,并利用读取的参数分别实现每路信号的直接数字频率合成（DDS）和信号调制等核心功能,获得多路数字射频信号;FPGA输出的数字信号经过高性能DAC转化为模拟信号,即所需要的射频信号.该射频发射机在设计中大量采用软件无线电技术,即利用Xilinx提供的IP核实现DDS和信号调制等主要功能,具有集成度高、体积小、灵活度高的优点,同时,该设计可以大大缩短开发时间,有效降低实现的难度和成本,为高场MRI谱仪的多源射频发射机的设计研制提供了一种低成本、高效、高性价比的方案.     

磁共振成像谱仪梯度波形分析

梯度是磁共振成像（MRI）的关键环节.通过采集谱仪梯度波形信号并进行分析,提取出各通道波形的特征点,从而有助于快速准确地判断谱仪梯度硬件电路或脉冲序列编写是否存在问题.采用虚拟仪器LabVIEW软件控制高速采集卡DAQ-2005设计实现多路采集系统,对谱仪的梯度输出进行采集.通过对波形数据进行直方图统计、滤波、差分计算等分析,提取出波形的特征点,这些特征点包含时间与幅度信息.使用实验室自主研发的谱仪进行了多次实验,对该方法进行验证,证明了该方法的有效性,也为谱仪研制和脉冲序列开发提供了一种辅助测试方法.     

核磁共振波谱仪接收机的设计与实现

介绍了液体高分辨率核磁共振波谱仪接收机的设计. 接收机以PCI-104为控制器实现网络通信与采样流程控制,通过FPGA（Field Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列）实现数字中频接电路的控制和数据处理,简化了硬件结构;通过在接收机中引入脉冲序列生成器,产生接收机所需的采样控制信号,降低接收机与系统其他模块的耦合度. 最后组成500 MHz核磁共振波谱仪实现核磁共振信号的检测.     

基于USB总线的一体化核磁共振谱仪控制台

针对台式核磁共振谱仪便携化、小型化的发展趋势，开发了一套基于USB总线的一体化核磁共振谱仪控制台，将控制/通讯部分、脉冲序列控制部分、射频发射部分与信号接收部分集成于一卡，并可实现两种工作模式. 工作模式1：系统基于USB与一台个人计算机通讯，由计算机控制来完成从对谱仪的实时控制到数据处理及显示的所有任务；工作模式2：系统由集成的微处理器控制，不需要计算机的参与，独立完成整个工作进程. 本文详细介绍了该谱仪控制台的设计思路和硬件结构，给出了常规NMR序列的实验结果.     

超短激光脉冲波形的单次测量技术

提出了一种测量单次超短激光脉冲波形的三阶相关技术.该技术有别于频率分辨光开关法或自参考光谱相位相干电场重构法,技术上采用级联的方式,借助倍频晶体以及和频晶体的非共线频率转换,将双延迟的三阶强度相关信号转换为对应的二维空间强度分布,通过测量双延迟的二维三阶相关信号,无需测量光谱信息,利用解析方法获得脉冲的时间波形;再将它与对应的光谱相结合,利用Gerchberg-Saxton算法,可以准确获得激光场强的时间特性.该测量技术结构简单、算法简便,既适用于单次超快激光脉冲测量,也适用于高重频测量.     

基于双平行马赫-曾德尔调制器和平衡光电探测器的四倍频可调对称三角形函数波形信号发生器

提出并研究了一种基于双平行马赫-曾德尔调制和平衡光探测的四倍频可调对称三角形函数波形信号发生器.将调制非线性和多参量调控应用到可调对称三角形波形信号的产生中,可实现四倍频信号输出.通过调整调制系数β和时延量τ,可实现光电流表达式向目标函数波形微波信号傅里叶展开式前三项的近似表征,最后得到四倍于射频调制频率的周期性三角形波形信号.结合仿真研究,实现了5 GHz射频调制频率下,20 GHz 三角形波形信号的输出,通过引入拟合误差对所获得的时域波形进行误差估计,所提出的发生器可实现对称系数20％到80％之间的波形输出,且可保证拟合误差小于8％.     

Mössbauer spectrometer as a virtual instrument in the PXI/Compact PCI modular system

A new programming method has been used for building a computer-based Mössbauer spectrometer. Data acquisition is realized via two commercially available PXI/Compact-PCI modules or PCI devices which are supported by relevant software drivers. Both modules, the digital oscilloscope NI 5102 and the function generator NI 5401 (National Instruments Inc.), can be used in the PXI or PC standard. The synchronization between the velocity signal generation and the impulse detection is controlled by a RTSI (Real-Time System Integration) bus. A virtual Mössbauer spectrometer is implemented by the graphical programming language called LabVIEW 7 Express. The amplitude selection of impulses from the detector output is realized with an assistance of the Waveform Peak Detection.vi function. The sampling rate of the detector output signal and the frequency of the velocity signal determinate the number of registration channels of measured Mössbauer spectrum. The Mössbauer spectra can be accumulated in the constant or variable velocity modes; moreover, there is a possibility to register gamma-ray spectra in the multichannel analyzer mode.     

基于FPGA的HIMM同步高频信号源设计

针对医用重离子加速器装置(HIMM)同步加速器对于高频系统不同能量波形输出的需求,设计实现可输出不同能量对应腔体电压及偏磁电流波形的同步信号源。该系统以ARTERA公司FPGA作为核心处理元件,接收并处理多组腔体电压及偏磁电流波形文件,同时以DAC作为输出单元,通过接收同步光触发信号实现不同能量对应给定波形信号的无缝切换及同步输出,完成HIMM同步高频信号源的设计。测试结果表明,该信号源工作稳定,可实现各种不同能量对应波形的无缝切换及同步输出,其性能完全满足HIMM系统对碳离子捕获加速的要求。相比于商业任意波形发生器产品,该系统价格低廉,且模块化的设计易于集成,可广泛应用于其他需产生任意波形信号的场合。     

电光调制晶体半波电压倍频测量方法的讨论

在电光调制晶体的半波电压倍频法测量中,基于晶体电光效应分析了不同偏压下输出信号与调制信号之间的线性与倍频关系,并利用计算机模拟分析了调制信号的调制幅度对倍频信号的影响,分析结果表明倍频信号受高阶谐波分量的干扰产生波形畸变,不利于晶体半波电压的倍频法测量。提出利用李萨如图形的对称性来确定电光调制的倍频位置,克服了调制幅度波形畸变问题的干扰。通过对半波电压不同测量方法的实验测量和对比分析,说明该方法可操作性好,测量精确度也比直接观察倍频信号输出波形要高。     

一种多功能信号源系统设计

针对单一信号源无法满足测试需求的现状,提出了一种新型多功能信号源系统设计方案;详细阐述了信号源系统的硬件及软件设计,方案基于标准化、高速、可靠性三方面的考虑,硬件环境基于Compact PCI工控计算机,设计了3U CPCI结构的信号源板卡,配套软件采取模块化设计;该方案可实现多类型、多通道的高精度、高可靠性信号的独立输出和同时输出;实验结果表明,该多功能信号源系统稳定性好、可靠性高、使用便捷,满足设计需求。     

Rotational spectroscopy of iodobenzene and iodobenzene–neon with a direct digital 2–8 GHz chirped-pulse Fourier transform microwave spectrometer

The design of a chirped-pulse Fourier transform microwave spectrometer operating in the 2–8 GHz frequency range is presented. The linear frequency sweep is generated by an arbitrary waveform generator with a sampling rate of 20 GS/s. After amplification, the microwave pulse is broadcast into a vacuum chamber where it interacts with a supersonically expanded molecular sample. The resulting molecular free induction decay signal is amplified and digitized directly on a digital oscilloscope with a 20 GS/s sampling rate. No frequency mixing or multiplication is necessary in this spectrometer, which allows for very high pulse quality and phase stability. The performance of this spectrometer is demonstrated on the rotational spectrum of iodobenzene. All four distinct singly-substituted ¹³C isotopologues have been detected in natural abundance, as well as two isotopic species of a van der Waals cluster of iodobenzene with a neon atom. Spectroscopic constants and derived structural parameters for iodobenzene and for iodobenzene–Ne are reported. In addition, the use of microwave–microwave double-resonance experiments in this spectrometer to facilitate spectral assignments is presented.     

级联双稳系统的随机共振特性

研究了两个双稳系统级联的随机共振特性，由于第一级双稳系统的作用是将白噪声转变为色噪声，因此它是整个级联系统中最重要的环节，以后各级系统近似按洛伦兹分布将噪声能量不断向低频区域集中，从而减弱高频抖动，突出波形的基本轮廓.频谱中信号谱峰随噪声强度的变化规律表明，级联双稳系统只在有限的低频范围内，通过一定量的噪声强度来增强信号频率处的谱峰高度，如果前一级系统未达到随机共振状态，那么其后一级并不能对前一级的输出进行“优化”而形成随机共振.级联双稳系统级数的增加，会使噪声能量集中的低频区域变窄，信号谱峰易被压缩和受到噪声干扰.虽然可以用二次采样方法进行改善，但其改善程度有限.因此对于信号检测而言，使用单级双稳系统即可. 关键词： 级联双稳系统 随机共振 频谱 噪声     

用于HLS单束团运行模式的高频剔除系统

 介绍了主要用于实现合肥光源单束团运行模式的高频剔除（RFKO）系统。该系统完全基于仪器设备(分频器、波形发生器、宽带放大器和具有I/Q调制功能的矢量信号发生器)，无任何专门设计的电子线路。高频剔除的原理是激励粒子横向振荡而丢失。激励信号产生的过程是：将取自储存环高频系统的信号进行分频，得到束团同步信号；用束团同步信号触发波形发生器，生成窄脉冲；该窄脉冲调制信号发生器，输出高频剔除信号，放大后加在条带电极上，进行束团剔除。目前获得了18 mA的单束团最高流强。改变分频数和脉冲长度，可得到其它一些周期性填充模式，其中3串6束团以及非均匀填充模式得到了实验验证。     

Multi-level quantization and blind equalization based direct transmission method of digital baseband signal

The direct transmission of digital baseband signals has practical significance in the field of Ethernet terminal connection, high-speed digital communication, data transmission of various types of information peripherals. The signal amplitude gradually decays while the transmission distance increases. Also the attenuation is proportional to the signal frequency, resulting in signal distortion and receiving error. It is a common method for digital baseband signal transmission to use pre-emphasis chip and equalizer chip to improve the transmission quality with a wide range of mature applications. This paper describes a new type of digital signal transmission method, as the receiver using analog-to-digital converter, instead of equalizer chip, to achieve the multi-level quantization of receiving time-domain data waveform. The waveform of the transmitted digital high and low level signal is sampled into multi-bit values. Then, the paper realizes adaptive frequency domain equalization based on soft threshold and makes use of multi-level quantization soft information for error correction. Error correcting code is mainly used to correct the error caused by the channel bandwidth limit, external noise or interference in the process of data transmission, so as to improve the stability and reliability of the transmission. The paper uses the two-stage error correcting codec system based on both Turbo and BCH coding, to achieve the high performance of Turbo code, and good characters of respond time and complexity. The transmitter outputs 12.5 MHz pseudo-random sequence through a 199.93 meter unshielded balanced twisted pair transmission medium. And the receiver circuit using a 62.5MSPS analog-to-digital converter over-samples the waveform to 8-level quantity. The output error of a 65536 bit pseudo-random sequence is less than 8 bits, and the error correction can be further improved by 8b-10b codec. Compared with the traditional pre-emphasis and balanced interface ICs connection, the method described in this article has the advantages of longer transmission distance, better flexibility and wider scope of use.     

基于D-dot传感器的弓网离线放电瞬态电场时域测试方法

弓网离线放电电磁辐射具有瞬态、宽频带的特性,可使用D-dot传感器对其进行时域瞬态电场测量,但在对传感器所测微分信号积分还原时,存在信号恢复失真问题严重。搭建了包含脉冲电场发生装置和测量装置的瞬态电场时域波形还原系统,开展了基于D-dot传感器的去直流、数值积分、消除趋势项以及系统辨识低频补偿在内的瞬态电场时域波形测试方法的研究,利用该方法测试了不同电压下弓网离线放电电磁辐射的电场时域波形。理论与实验结果表明:本文所提出的方法能准确、稳定地还原弓网离线放电所辐射瞬态电场的原始时域波形,还原信号与实测微分信号的主要频率分量均在7.5 MHz,二者的相关系数达到93%以上。