一种铷原子频标频率综合器新方案的设计与实现

数字化和小型化是铷原子频标（RAFS）发展的重要方向．在传统铷原子频标电路中,6 840 MHz微波信号与频率综合器产生的5.312 5 MHz信号进行混频,得到用于激励铷原子跃迁的6 834.687 5 MHz微波探寻信号．早期铷频标的频率综合器大量使用了分立的模拟器件,数字化程度低、参数优化工作繁杂、电路体积较大．目前常用直接数字频率合成器（DDS）方案直接产生5.312 5 MHz信号,但这种数字电路方案通常需要对10 MHz信号进行倍频,它存在频谱纯度较低、相位噪声高等缺点．本文介绍一种产生5.312 5 MHz信号的频率综合器解决方案,这种设计方案在应用DDS器件时无需使用10 MHz倍频电路,它具有频谱纯度较高、相位噪声低、输出频率和相位可调等优点．     

重复频率可调谐的超低抖动光窄脉冲源的研究

提出了一种新型的基于光电振荡器的重复频率可调谐的超低抖动光窄脉冲源. 光电振荡器系统可以产生超低相位噪声的微波信号; 被该信号调制的直调光经过两次相位调制之后, 使光脉冲的啁啾增强; 再通过一段色散补偿光纤, 光脉冲被进一步压窄. 实验中使用YIG可调滤波器, 可以得到8–12 GHz内步进为200 MHz的可调谐微波信号, 因此光脉冲的重复频率具有可调谐性. 当微波信号即脉冲重复频率为9.6 GHz时, 测得脉冲宽度为3.7 ps, 相位噪声为-130.1 dBc/Hz@10 kHz. 由此得出光脉冲的瞬时抖动为60.1 fs (100 Hz–1 MHz), 因此该方案产生的光窄脉冲源具有超低的抖动.     

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.     

基于受激布里渊散射的可调谐稳定光电振荡器

如何获得频率高、相位噪声低和稳定性高的微波信号一直都是微波光子学领域的研究热点。基于此，提出一种基于受激布里渊散射（SBS）的可调谐光电振荡器（OEO）。实验中光载波和泵浦光来自同一可调谐激光器，利用泵浦光的SBS对光载波的相位调制边带进行放大，通过改变可调谐激光器的输出波长使布里渊频移量发生变化，从而实现输出微波信号的可调谐。实验结果表明，所设计的OEO可以实现频率范围为10.13～10.65 GHz的信号输出，可调谐范围为520 MHz。结构中仅使用了一个相位调制器，无偏压输入器件的引入，这使得所设计的OEO稳定性较高。在20 min内频率漂移小于1 MHz，功率变化小于1.15 dB。     

一种小型化铷原子钟锁相倍频窄带VCO设计

设计了一款用于小型化铷原子钟锁相倍频器的窄带VCO(压控振荡器)电路.振荡电路采用了稳定性好的克拉泼电路方案.应用仿真软件对该电路进行仿真分析和优化设计.最终设计出的VCO电路主要性能指标为:输出频率范围为440 MHz~470 MHz,频率调谐灵敏度为18 MHz/V,二次谐波抑制度为-15 d Bc,由其构成的锁相倍频器实现了低相噪设计要求,使小型化铷原子钟具备了实现高的频率稳定度潜力.     

利用共振无源腔分析和抑制飞秒脉冲激光噪声的理论和实验研究

理论分析了共振无源腔对飞秒脉冲激光的强度和相位噪声的转化模型,分析表明,通过测量无源腔透射场或者反射场相对于输入场强度噪声的变化,可以间接得到输入场飞秒脉冲激光的相位噪声.在此基础上设计了精细度约为1500、自由光谱区为75 MHz的八镜环形共振无源腔,并测量了钛宝石锁模激光经过该共振无源腔后透射场和反射场强度噪声的变化.实验观察到,飞秒脉冲激光经过无源腔透射后,强度噪声特性得到较好改善,在探测频率2 MHz附近达到散粒噪声极限.同时,结合共振无源腔对激光强度和相位噪声的转化模型,间接给出了钛宝石锁模激光的相位噪声及无源腔对相位噪声的有效抑制作用.     

次谐波聚束系统固态放大器相位特性

 为研究BEPCⅡ直线加速器次谐波聚束系统使用的两台固态放大器（20 kW/142.8 MHz,10 kW/571.2 MHz）的相位特性,利用基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字测量方法对两台固态放大器的脉内相移和相位稳定度进行了测量。测量系统硬件包括频率综合器、FPGA数字信号处理板和PC;软件部分包括FPGA内部算法、通信及PC端界面程序。该测量系统能真实地反映两台固态放大器的相位特性,为次谐波聚束器的相位补偿提供了参考。     

一种非连续微波探询信号的实现

铷原子频标（RAFS）的微波探询信号可用于激励铷原子产生基态能级之间的跃迁,从而实现共振探测.目前常用的微波产生方案都存在电路结构复杂、功耗大、不便于集成的缺点.本文提出了一种利用锁相环（PLL）技术产生非连续微波探询信号的设计方案,这种方案以10 MHz信号作为参考频率,在单片机的合理配置下可直接得到（6 834.687 5 MHz±f_M）信号（f_M表示最大频偏）.该方案具有电路结构简单、功耗低、数字化程度高等优点,利用该方案实现的整机稳定度优于1.5E-11/√τ（1 s≤τ≤100 s）,性能指标均可满足小型商业铷原子钟要求.     

基于数字调制技术的核磁共振射频脉冲发生器

在核磁共振（NMR）领域,射频脉冲信号的质量、形状对NMR性能及应用有着重要影响.本文基于现场可编程门阵列（FPGA）和直接数字频率合成（DDS）芯片AD9910设计了一种硬件结构更为简单的NMR射频脉冲发生器,实现了射频脉冲各项参数的数字化调制.其频率、相位、振幅的控制精度分别达到了32位、16位和14位,脉冲调制的时间精度为0.01 μs,可灵活生成持续时间不小于0.1 μs、载波频率不高于400 MHz的各类软脉冲和硬脉冲.同时,针对脉冲序列的特点建立了"脉冲+延时"的基础模型,提出了一种通用性更强的列表式脉冲序列控制方案,精简了对上级控制单元的控制需求.此外,对射频脉冲信号的频谱特性进行了理论分析,并采用Hanning窗对软脉冲的包络波形进行了优化处理,仿真和实验结果表明,Hanning窗可以有效抑制软脉冲的频谱泄漏问题.     

高重复频率相干衍射辐射超宽谱太赫兹源

研究了一种新型相干衍射辐射（CDR）太赫兹源,该太赫兹源基于中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源（FEL-THz）的加速器电子束束流,具有MHz量级重复频率。理论分析、数值计算和PIC模拟证明了此太赫兹源时间长度可达到ps量级,中心频率在100~400 GHz可调,截止频率位于1~2 THz,脉冲峰值功率可达10 kW量级,平均功率可达到W量级,并且功率随束流流强成平方正比关系。     

通用的NMR软脉冲单元研制

介绍了一种较为通用的NMR软脉冲激发单元(SEU)的设计方案,它具有结构简单、易于自行研制、成本低廉和性能优异的特点,详细讨论了各个主要部件的研制问题,最后给出NMR实验结果.     

FNR-Ⅰ核磁共振波谱仪

基于自旋回波的原理研制成功了一台专用于分析磁性材料的核磁共振波谱仪。其工作频率为25-80MHz;输出功率10W,可用它在77-300°k范围测量铁磁材料的共振谱线,增强因数和自旋-自旋弛豫时间T₂;它也可用于测量非磁性固体的宽核磁共振谱线。     

A Dynamic Nuclear Polarization spectrometer at 95 GHz/144 MHz with EPR and NMR excitation and detection capabilities

A spectrometer specifically designed for systematic studies of the spin dynamics underlying Dynamic Nuclear Polarization (DNP) in solids at low temperatures is described. The spectrometer functions as a fully operational NMR spectrometer (144 MHz) and pulse EPR spectrometer (95 GHz) with a microwave (MW) power of up to 300 mW at the sample position, generating a MW B(1) field as high as 800 KHz. The combined NMR/EPR probe comprises of an open-structure horn-reflector configuration that functions as a low Q EPR cavity and an RF coil that can accommodate a 30-50 μl sample tube. The performance of the spectrometer is demonstrated through some basic pulsed EPR experiments, such as echo-detected EPR, saturation recovery and nutation measurements, that enable quantification of the actual intensity of MW irradiation at the position of the sample. In addition, DNP enhanced NMR signals of samples containing TEMPO and trityl are followed as a function of the MW frequency. Buildup curves of the nuclear polarization are recorded as a function of the microwave irradiation time period at different temperatures and for different MW powers.     

A Low Frequency H-NMR External Unit for the Analysis of Large Foodstuff Samples

An inexpensive external unit that allows the use of a commercial high-resolution NMR spectrometer as a very low frequency instrument is described. The external unit is phase coherent, the pulse timing being given by the parent spectrometer. With the exception of the probe, the external unit does not contain any tuned elements. This permits easy change of frequency in the range 100 kHz–1 MHz. The external unit may be appropriately employed in food science where, in several cases, low frequency is desirable. An application to hen shell eggs at the frequency of 700 kHz is described.     

高功率可调谐双频激光全光纤放大实验研究

基于全光纤以及主控振荡功率放大器,设计并搭建了一套扫频范围为125~165 MHz的拍频信号的放大系统。并设计了一套基于1064nm的Nd:YAG单块非平面环形腔激光器作为单频种子源。通过声光移频的方式将1064nm单频激光分成中心频差为150 MHz的两束激光进行拍频。双频激光初始功率为50mW,通过放大系统将双频功率放大到10W。通过实验及分析得出两束频差为150MHz的激光功率比率在放大之后保持不变,且经过放大的激光信号中,拍频信号所占的功率成分可以通过调节双频功率比以及单臂分量的偏正态来获得最大输出。同时对拍频信号的信噪比及线宽进行了实验分析。     

A low frequency 1H-NMR external unit for the analysis of large foodstuff samples.

An inexpensive external unit that allows the use of a commercial high-resolution NMR spectrometer as a very low frequency instrument is described. The external unit is phase coherent, the pulse timing being given by the parent spectrometer. With the exception of the probe, the external unit does not contain any tuned elements. This permits easy change of frequency in the range 100 kHz-1 MHz. The external unit may be appropriately employed in food science where, in several cases, low frequency is desirable. An application to hen shell eggs at the frequency of 700 kHz is described.     

ESR spectrometer with a wide frequency range using a gyrotron as a radiation power source

The development of a high frequency electron spin resonance (ESR) spectrometer with a wide frequency range using a gyrotron as the radiation power source is described.GYROTRON FU-E, optimized for use in an ESR spectrometer in the millimeter wave range, was developed in Fukui University. In order to test the normal operation of the spectrometer, the ESR of two standard samples, single crystal and polycrystalline DPPH, has been measured, in the pulsed mode over the frequency range from 65 GHz to 135 GHz.     

A computer controlled spin echo spectrometer for the study of ferromagnetic materials

The computer control of a broad band (10–1,000 MHz) untuned NMR spin echo spectrometer is described with examples of distribution of hyperfine field as a function of frequency and of modulated echo decay obtained automatically.     

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．