基于PCI总线的全功能数字化频率源

介绍了一种适用于核磁共振谱仪的全功能数字化频率源,它能够直接输出0~135 MHz的信号,且信号的频率、相位和幅度可以快速切换. 该频率源设计成基于计算机PCI总线的板卡结构,可以直接插入PC机的PCI插槽内. 在板上包含了128 k用于预先存储波形数据的静态内存,外部设备提供触发信号即可输出所需的射频波形. 该频率源具有结构简单,性能良好,成本低廉等特点,特别适用于较低设计成本的核磁共振谱仪.     

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.     

一体化核磁共振数字接收机的设计

提出一种基于AD9874的数字接收机设计,其主要部件如放大器、混频器、数字解调器等都集成在单块芯片中,利用此一体化数字接收机可以大大简化核磁共振谱仪的设计. 最后给出了核磁共振的实验结果.     

高场核磁共振波谱仪频率合成器设计

提出了一种基于锁相环(Phase-locked Loop,PLL)与直接数字合成(Direct Digital Synthesis,DSS)等技术相结合的高场核磁共振波谱仪频率合成器设计方案.该系统以单片机为控制器完成算法运行、参数配置和CAN总线通信功能,运用PLL技术和DDS技术相结合的频率合成方案,通过两次混频,使频率粗调和细调灵活可控,实现宽带低噪声频率输出.将该频率合成器用于自主研制开发的核磁共振波谱仪上进行实验验证,测试得到的线形和灵敏度均达到指标要求,结果证明该设计方案具有可行性.     

四路并行DDS合成技术在核磁共振中的应用

频率综合仪是核磁共振(NMR)谱仪的重要组成部分.随着微电子技术的迅速发展,用直接数字频率合成(DDS)方法来产生核磁共振射频信号已经成为可能.但是,由于数字集成电路工作频率的局限性,制约了DDS在高频段的应用.本文采用多路并行DDS合成技术,大大地提高了数字合成信号的频率范围。     

高场核磁共振波谱仪频率合成器设计

提出了一种基于锁相环(Phase-locked Loop, PLL)与直接数字合成(Direct Digital Synthesis, DSS)等技术相结合的高场核磁共振波谱仪频率合成器设计方案．该系统以单片机为控制器完成算法运行、参数配置和CAN 总线通信功能,运用PLL 技术和DDS 技术相结合的频率合成方案,通过两次混频,使频率粗调和细调灵活可控,实现宽带低噪声频率输出．将该频率合成器用于自主研制开发的核磁共振波谱仪上进行实验验证,测试得到的线形和灵敏度均达到指标要求,结果证明该设计方案具有可行性．     

基于直接数字合成技术的电子自旋-核自旋双共振实验射频信号源设计

为了满足脉冲式电子顺磁共振谱仪中电子自旋-核自旋双共振模块的需要,利用直接数字合成器设计并制作了射频信号源. 该部件产生的射频脉冲具备对频率、幅度和相位快速精确调制的能力,对原子核自旋有较强操控能力.     

基于直接数字频率合成技术任意波形声纳信号源的设计

基于直接数字频率合成技术的声纳信号源,重点解决了调频波的相位连续性和波形光滑度的难题。该信号源在硬件电路不改变的情况下,只通过更改软件就可以产生任意的波形。由于直接数字频率合成芯片的高度集成化和简单的外围电路,设计出的信号源是小型化的,可直接应用于声纳浮标的发射源。此外这种技术的高可靠性,又在很大程度上保证了浮标的成活率,具有良好的应用前景。     

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.     

相位补偿算法对提高太赫兹雷达距离像分辨率的研究

介绍了0.2 THz频率步进雷达系统以及获得一维距离像的方法,并利用0.2 THz雷达对角反射器进行距离像分辨率实验,分析了频率步进信号相位不一致对一维距离像以及分辨率的影响,提出了回波相位补偿的方法.经过相位补偿后,目标距离像分辨率和信噪比都显著提高,分辨率达到了厘米量级.仿真和实验结果表明,宽带太赫兹频率步进雷达经过相位补偿,可以对目标进行高分辨率成像,从而为太赫兹雷达二维和三维成像奠定了基础.     

OPENCORE NMR: open-source core modules for implementing an integrated FPGA-based NMR spectrometer

A tool kit for implementing an integrated FPGA-based NMR spectrometer [K. Takeda, A highly integrated FPGA-based nuclear magnetic resonance spectrometer, Rev. Sci. Instrum. 78 (2007) 033103], referred to as the OPENCORE NMR spectrometer, is open to public. The system is composed of an FPGA chip and several peripheral boards for USB communication, direct-digital synthesis (DDS), RF transmission, signal acquisition, etc. Inside the FPGA chip have been implemented a number of digital modules including three pulse programmers, the digital part of DDS, a digital quadrature demodulator, dual digital low-pass filters, and a PC interface. These FPGA core modules are written in VHDL, and their source codes are available on our website. This work aims at providing sufficient information with which one can, given some facility in circuit board manufacturing, reproduce the OPENCORE NMR spectrometer presented here. Also, the users are encouraged to modify the design of spectrometer according to their own specific needs. A home-built NMR spectrometer can serve complementary roles to a sophisticated commercial spectrometer, should one comes across such new ideas that require heavy modification to hardware inside the spectrometer. This work can lower the barrier of building a handmade NMR spectrometer in the laboratory, and promote novel and exciting NMR experiments.     

具有快速调制功能NMR发射机的设计与实现

介绍了一种具有快速幅度、相位和频率调制功能的核磁共振射频发射机. 数字中频子系统中采用了两个级联的数控振荡器,前一级数控振荡器在FPGA内实现,用于产生基带调制信号;后一级则采用具有正交调制功能的DDS芯片,由它来完成基带信号的采样率转换、中频产生、调制和输出. 射频脉冲的相位和频率偏置的设置直接由级联NCO实现,而幅度设置则由步进衰减器和中频幅度调制共同实现. 该发射机的基本性能和功能满足常规1D/2D NMR实验需求.     

相位可控的核四极矩共振激励脉冲发生器设计

在核四极矩共振（NQR）领域，射频激励脉冲信号的优劣对NQR响应信号有重要影响.针对常规方法中射频激励脉冲参数不可控的问题，本文基于32位闪存微型控制器STM32和直接数字频率合成（DDS）芯片AD9910设计了一种相位可控激励脉冲发生器.采用STM32控制AD9910产生波形参数（脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲个数和共振频率等）可控的射频激励脉冲，利用LabVIEW软件平台设计脉冲参数设置界面，并建立计算机与微控制器通信，实现波形参数的精确优化控制.实验结果表明，该方法实现了相位可控的NQR激励脉冲序列，可为后续NQR信号检测提供有效激励源.     

采用DDS的近场扫描光学显微镜探针-样品的纳米距离检测

近场扫描光学显微术中, 近场距离的检测和控制是需要解决的核心技术之一. 本文研究了基于DDS驱动的压电传感器, 在一个压电陶瓷片上, 电极被分成相同的两部分, 分别用于振动驱动和振幅检测. 近场扫描的光纤探针固定于此压电陶瓷片上. 振动驱动信号采用DDS, 在样品的远场时, 可以通过频率扫描得到误差在0.006 Hz以内的压电陶瓷片谐振频率驱动信号, 而当光纤探针处于样品的近场距离之内时, 压电陶瓷片的谐振频率偏离驱动信号频率, 振幅明显减小, 从而检测出近场距离. 高精度振动驱动源DDS和高灵敏度压电传感器的采用提高了检测灵敏度和工作稳定性.     

直接数字式频率合成器单粒子效应实验研究

在直接数字式频率合成器(DDS)单粒子效应失效现象的基础上,研制了具备寄存器读写、功耗电流测试和输出效应波形捕获功能的DDS辐射效应在线测试系统,开展了DDS单粒子效应实验研究。结果表明,单粒子效应会导致DDS输出波形扰动,波形功能中断,功耗电流陡然增大。分析认为:DDS内部PLL模块发生单粒子瞬态和单粒子翻转,是引发波形扰动的主要原因;内置DAC的主要功能寄存器翻转引发了输出波形功能中断;电流增大是单粒子闭锁引起的。本项研究为国产DDS器件的加固和考核提供了一定的参考。     

Frequency Sources in W-band Radar Front-end with Low Phase Noise

A W-band coherent stepped-frequency pulsed radar front-end is developed. It consists of a millimetre wave transmitting source, a mm-wave local source, a DDS with multi frequency points output and two microwave sources serving as local oscillators. All the sources are coherent with the 120 MHz referenced crystal oscillator. The mm-wave sources are realized by frequency multiplier chain, up-conversion and injection locking. The phase noise of fundamental-wave injection-locked W-band harmonic Gunn oscillator output signal achieves −98 dBc/Hz at 10 kHz offset and the spurious output is less than −50 dBc. The received intermediate frequency signal is also presented.