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基于DSP的数字锁相放大器的设计

作　者: 李凤鸣
导　师: 方尔正
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 微弱信号检测 DSP 数字锁相放大器相关算法
分类号: TN722
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

微弱信号检测技术是随着工程应用不断发展的,用于检测强噪声背景中微弱信号的一门新兴的技术学科。随着社会及科技的发展,微弱信号检测技术已经在物理、化学、天文、生物、医学以及多种工程应用领域得到了相当广泛的应用。与此同时,用于检测微弱信号的装置也逐渐地发展壮大起来,而数字锁相放大器以其低功耗、高可靠性等突出特征已成为当前微弱信号检测的重要装置,目前已广泛应用于军事国防、家用电器、网络通讯、工业控制等领域。本论文系统的介绍了微弱信号的检测方法、检测原理,阐述了传统模拟锁相放大器和当今广泛应用的数字锁相放大器的工作原理,对两者进行了对比,分析了模拟锁相放大器的局限性和复杂性以及数字锁相放大器的优越性,进而提出了基于DSP技术的数字锁相放大器的设计方案。为满足运算速度快、实时性强、精度要求高等要求,选用了TI公司的DSP芯片TMS320C5416为核心进行系统设计。结合数字锁相放大器的相关检测原理,给出了整体设计方案,着重从相关检测原理算法和查表法的软件实现进行了详细分析,并对相关算法进行了MATLAB仿真,对比了不同信噪比条件下检测出的有用信号的质量,验证了算法可行性后,利用C语言编程实现了以DSP芯片为核心的算法设计。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 本论文的研究目的及意义  9
  1.2 微弱信号检测技术及装置的发展  9-12
    1.2.1 微弱信号检测  9-10
    1.2.2 信噪改善比  10-11
    1.2.3 锁相放大器应用实例  11-12
  1.3 锁相放大器的研究现状及发展  12-13
  1.4 本论文的主要工作  13-15
第2章锁相放大器基本原理  15-25
  2.1 相关检测原理  15-17
    2.1.1 自相关检测  15-16
    2.1.2 互相关检测  16
    2.1.3 相敏检波器  16-17
  2.2 锁相放大器  17-24
    2.2.1 模拟锁相放大器基本原理  18-20
    2.2.2 正交矢量锁相放大器原理  20-21
    2.2.3 数字锁相放大器基本原理  21-23
    2.2.4 数字LIA与模拟LIA的比较  23-24
  2.3 本章小结  24-25
第3章核心算法的MATLAB仿真  25-33
  3.1 相敏检波算法仿真  25-28
  3.2 正交相关算法仿真  28-30
  3.3 数字相关运算算法仿真  30-32
  3.4 本章小结  32-33
第4章锁相放大器的设计  33-53
  4.1 DSP技术简介  33-38
    4.1.1 DSP系统及其设计过程  33-34
    4.1.2 TMS320C5416 DSP芯片  34-36
    4.1.3 DSP集成开发环境CCS  36-38
  4.2 数字锁相放大器整体设计  38-39
    4.2.1 整体流程框图  38
    4.2.2 系统的性能指标  38-39
  4.3 核心算法的DSP实现  39-47
    4.3.1 数的定标  39-40
    4.3.2 查表法  40-44
    4.3.3 相关运算算法设计  44-47
  4.4 数字锁相放大器性能检测  47-52
    4.4.1 相关运算结果对比分析  47-49
    4.4.2 幅值检测结果对比分析  49-51
    4.4.3 结果分析  51-52
  4.5 本章小结  52-53
结论  53-54
参考文献  54-57
致谢  57

基于DSP的数字锁相放大器的设计

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