基于LabVIEW FPGA的三相锁相环设计与实现

针对传统FPGA模式开发的锁相环在实时人机交互方面的不足,设计了基于LabVIEW FPGA技术的三相锁相环;方案以sbRIO-9631模块为硬件平台,利用LabVIEW编程控制FPGA逻辑,在FPGA中分三级流水线实现了基于dq变换的锁相环算法,并通过FIFO实时上传采集信号、锁定相位至PC机,最后在PC机上实现对锁相环性能分析、PI参数调控和数据显示;经过实验,该锁相环具有较高的精度,锁相时间约为两个周期,锁相误差约为0.03 rad,通过PC机可实时调节锁相性能。     

分谐波采样锁相环和分频式锁相环的性能比较

锁相环路(PLL)是一个能够跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统，具有载波跟踪特性，可以提取淹没在噪声中的信号。锁相环可分为全数字锁相和取样锁相环。其中取样锁相环为数模混合锁相环路，又可分为分谐波采样锁相环和分频式锁相环。分频式锁相环具有较高的稳定度、较低的相位噪声和易于集成等优点，而分谐波采样锁相环还可以提供更低的相位噪声，它们在通信技术中都有着广泛的应用。     

一种可编程全数字锁相环的设计与实现

针对传统的全数字锁相环电路参数不可调、锁相速度慢及锁相范围窄的缺点,提出了一种可编程全数字锁相环。采用电子设计自动化技术完成了该系统设计,并对所设计的电路进行了计算机仿真与分析,最后,采用FPGA予以硬件电路的实现。系统仿真与硬件实验证明,该锁相环中数字滤波器和数控振荡器的参数可以自主设定,改变数字滤波器的参数可加快锁相速度,改变数控振荡器的参数可扩大锁相范围。该锁相环具有锁相速度快、锁相范围宽、电路结构简单、参数设计灵活和易于集成等优点,可适用于许多不同用途的领域。     

基于数字非线性锁相环的相干态相位估计

基于量子理论获取相位参数的导航机制,理论上可以突破经典物理极限对导航精度的限制.利用量子零拍探测对相干态光场相位进行测量时,通常需要相位与之正交的本振光才能使测量精度达到量子标准极限.由于导航信号相位的高非线性特点,想要利用传统的线性锁相环获取完全满足条件的本振光具有一定的难度.为此,本文设计了一种基于容积准则的非线性锁相环,实现了在非正交本振光的条件下对相干态相位进行精确测量的功能.首先,利用相干态的Wigner函数推导了其相位在量子零拍探测的输出结果,设计了量子相位估计的非线性数字锁相环框架.然后基于正交单纯形容积准则设计了非线性滤波算法实现锁相环功能,该锁相环通过对本振相位进行多次状态更新,最终实现非线性迭代估计.实验结果表明,本文方法突破了本振光相位需与相干态相位正交的局限性,避免了传统量子锁相环方法引入的线性化误差,实现了对相干态相位的准确、稳定估计.     

彩色图像实时采集的硬件设计

本文分析了不同图像信号源的特点,提出了彩色图像数据采集的硬件设计方案。论述了数字化参数的选择原则。较详细地分析了所设计的两种锁相环电路：以彩色同步为基准的单片锁相环和以行频ｆＨ 为基准的锁相环。两种锁相环产生的时钟信号分别适合于标准信号和非标准信号。最后简述了帧存贮体和接口设计。本文提出的实时采集方案具有硬件少、软件简单、调试容易等优点     

谐振式光纤陀螺多激光器系统相对频率噪声抑制

设计了用于谐振式光纤陀螺系统中两个半导体激光器相对频率噪声抑制的全光纤光路外差式光学锁相环,建立并分析了陀螺精度需求和外差式光学锁相环关键参数的关系,同时对外差式光学锁相环全数字反馈控制环路进行了设计和仿真.通过实验对设计的系统进行性能验证.结果表明两个主从激光器的中心频率实现了参考频率源频率的锁定,且拍频激光中心频率相对于光纤环形谐振腔谐振频率偏离幅值减小了15dB.     

用于原子-光耦合系统的光学锁相环的设计

光学锁相环(OPLL)是电子学锁相环在光学领域的拓展,它是基于光电探测器、鉴相器以及配套的电路,通过反馈回路控制半导体激光器的电流模块和压电陶瓷扫描模块,以达到锁定两束激光的频率和相位的目的。介绍了光学锁相环的结构、鉴频鉴相器(PFD)的工作原理,并基于锁相环路芯片ADF41020设计了一种光学锁相电路,设计锁定两束激光的频率差的范围为4GHz-18GHz。     

星间高速相干激光通信系统中的光学锁相环技术

零差相干激光通信系统具有高速率及远距离传输的特性,在星间高速激光通信骨干网中占有重要地位。分析了光学锁相环的工作原理并建立了相应的数学模型,得到了光学锁相环的开环及闭环传递函数,推导了误差传递函数,分析了环路带宽的影响因素。分析了锁相环路中的相位噪声误差,建立了误差因素、探测灵敏度以及环路带宽之间的关系。分析得到锁相环的优化带宽为1.5 MHz,测试了接收机的误码率。当通信速率为5Gbit/s、调制方式为二进制相移键控时,得到接收机的接收灵敏度为-41.4dBm,误码率为10-7。     

光学锁相环的实现及其在铯原子四波混频过程中的应用

我们利用自制的光学锁相环实现了一台外腔半导体激光器和一台钛宝石激光器的相对频率和相对相位锁定,锁定后两束光的拍频线宽约为1 Hz。同时,该光学锁相环能实现两台激光器从10 MHz至10GHz任意频率差的锁定,通过简单升级射频元件可以实现最高20 GHz频率差的锁定,可应用于激光冷却与俘获原子、光与原子相互作用等研究领域。我们实验证明将该锁相环应用于铯原子蒸汽中的四波混频过程,产生的孪生光束最大强度差压缩由3.8dB提高至6.0dB。     

脉冲发电机电源宽频变化情况下锁相技术仿真

针对在基波频率变化情况下传统锁相环无法进行正确锁相的问题,提出了基于同步参考坐标系的追踪型三相软件锁相环.三相电压信号(Va、Vb、Vc)经同步坐标变换后,得到两相静止坐标(Vα、Vβ)信号,再经过旋转坐标变化后获得(Vd、Vq)信号;Vq信号经过低通滤波后,进行动态信号延迟,其延迟的时间由输出的频率信号获得;把延迟前...     

Properties of Optical Phase-Locked Loop Based on Four Wave Mixing in Semiconductor Laser Amplifiers

In this paper, the properties of the optical phase-locked loop(PLL) based on the four-wave mixing in the semiconductor laser amplifiers (SLAs) are discussed. The components that achieve the function of detecting the bit phase of the input optical signal are concerned and discussed in detail together as a function module named as the optical bit phase detector referred to the general electronic PLL. Therefore, most of the properties of the optical PLL can be analyzed by applying the general phase-locked theory. Here the stability of the optical PLL is discussed. It's shown that the variance of input signal power in the practical application will cause optical PLL system unstable because of its long loop delay. The influence on the output phase jitter of the optical PLL is also investigated.     

矢量合成移相器

描述一种可靠性、价格、能耗和体积诸方面都优于机械相位调节器的新型电控移相器，它的工作原理基于矢量合成，故定名为矢量合成移相器。并已在兰州重离子加速器相位稳定系统０号、４号、６号机柜中代替机械相位调节器，取得了令人满意的结果。     

相移测量技术中相移器研究

本文介绍一种用于相移测量技术的相移器。该相移器由计算机通过Ｄ／Ａ接口板自动控制输出电压幅度，其电路采用闭环控制，位移由压电晶体产生，具有很高的电压稳定度（０１％）和较小的相移误差（小于３°）。描述相移器的结构、驱动源工作原理及相移器标定方法     

用相位图分析驻波形成

波的核心是相位，驻波的关键是入射波与反射波的相位差，入射波和反射波相位随ｘ、ｔ变化的关系可用相位图（移动的斜线）表示，而相位差仅随ｘ变化，也可用斜线表示，这样即可很方便地确定波节和波腹的位置。     

气液相变过程亚稳态体相内部界面分析

利用热力学理论对亚稳态体相内部活化分子的聚集状态进行讨论,发现在无外界扰动的平衡状态下,体相内部活化分子绝大多数以单体形式存在,并给出了单体与聚集体的浓度关系。在聚集体浓度与聚集体内部分子数之间关系分析的基础上,推导出临界聚集浓度的表达式,从而确定体相处于过热(过冷)极限点时的内部分子能量分布特性,借以从分子聚集的角度来描述气液相变的物理图景。同时,利用体相在过热(过冷)极限点处的宏观性质来逆推体相与微小新相之间的界面张力γ,从而对经典理论的形核率作出修正。     

关于相变本构关系的一个一维模型

 以一含缺陷的一维杆模型模拟实际材料的相变得到了率相关相变本构关系。该本构预测的硫化镉（CdS）晶体的冲击相变波形,除了前驱波后的松弛沟外,在主要特征方面能很好地描述实验波形。预测的波形在形态上与Fe和锑化铟（InSb）的相变波形比较接近,说明这种本构可适合于更广泛的情况。     

数字BPM时钟锁相电路的设计与实现

为实现数字BPM时钟系统的锁相,设计了一种基于锁相环同步原理的低抖动、低相位噪声的时钟同步系统。根据锁相环电路工作原理,对数字BPM时钟同步系统的硬件及固件程序进行了设计,实现了外部输入时钟信号与系统内部产生的主工作时钟信号的锁相,并且时钟信号输出的频率及相位均可调整以满足后端ADC采样的要求。测试结果表明,设计可以完成对一定频率范围内变化的外部输入时钟信号的锁相,输出时钟信号抖动满足束流实验要求,为数字BPM后续算法研究提供了基础。     

X射线相衬成像

本文介绍了近年来X射线位相衬度成像技术的发展状况，详细论述了X射线干涉相衬、衍射增强相衬，类同轴相衬和数字位相重构等几种典型的成像原理，讨论了影响成像衬度与分辨率的若干因素，并对位相成像的发展趋势作了展望。     

相移法在光栅投影测量中的应用

利用双目CCD相机记录的光栅投影测量技术是一种新型的光学测量方法。为了获得高精度测量相位值，提出一种优化相位测量精度的相移方法。该方法通过投影相传递函数和投影光的光强函数计算相位值，并考虑了测量投影光非正弦、非周期性的影响，提高了投影光栅的条纹精度和相位精度，相位精度为像素级，通过插值可达到亚像素级。     

非PLL相位平均型参考线原型验证

射频相位参考线是粒子加速器的重要组成部分之一,为射频低电平控制系统(LLRF)、束流诊断系统、定时系统等提供稳定的相位锁定参考信号。为减少远距离传输过程中由环境温度变化导致的射频传输线中的射频相位漂移,多个加速器装置中已经采用射频相位参考线提供射频相位参考,这些相位参考的实现方案主要是基于恒温控制和基于光纤锁相。与这些方案相比,采用相位平均方法不仅可以保持长距离节点之间的相位稳定,而且更易于现场安装与维护。现有的带有锁相环(PLL)的终端短路方式实现相位平均参考线的方案仍有一些节点数量限制等方面的不足,本文对相位平均参考线结构进行了去除PLL的简化设计并进行了验证,以期增加更多的相位分配节点以及降低对射频器件参数的要求。对非PLL的单端输入终端短路相位平均方案与两端输入各节点间互为参考的相位平均方案分别进行了实验测试,结果表明两者的相位RMS精度可以达到0.1°~0.3°。并对不同的相位平均实现方案中相位不稳定的产生原因进行了分析,结果表明,除环境温度外,同轴线缆材质、合成相位与幅度的不平衡合成等也是重要影响因素。