數(shù)字直流納伏表關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在衛(wèi)星地面檢測過程中,許多參數(shù)的測量最終歸結(jié)為低電壓信號的測量,衛(wèi)星中各敏感元件的輸出大多也是低電壓信號,因此,直流低電壓的測量是衛(wèi)星測試的重要環(huán)節(jié)。數(shù)字直流納伏表是進(jìn)行納伏級直流低電壓測量的儀器,本文對數(shù)字直流納伏表設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析與研究。直流低電壓信號是微弱信號。微弱信號不僅意味著信號的幅度很小,而且信號極容易被噪聲淹沒。本文對信號輸入環(huán)節(jié)的低熱電勢、反饋環(huán)節(jié)的電阻熱噪聲和過剩噪聲等背景噪聲進(jìn)行了分析,通過儀器的低噪聲設(shè)計

2、,使得儀器在抑制干擾噪聲方面達(dá)到設(shè)計要求。直流低電壓信號幅值很小,必須經(jīng)過電壓放大后才可以測量。傳統(tǒng)的數(shù)字直流納伏表采用調(diào)制解調(diào)電壓放大器,調(diào)制解調(diào)放大器為有源放大器,調(diào)制端的輸入噪聲較大。由于上述原因,本文采用自行研制的CCD光電放大器進(jìn)行了儀器設(shè)計,CCD光電放大是一種無源放大器,因而引入的系統(tǒng)噪聲更低。以CCD角度測量為基礎(chǔ),基于磁電系光電檢流計設(shè)計出的CCD光電放大器,具有納伏級的電壓靈敏度,且很容易實(shí)現(xiàn)低電壓信號的數(shù)字化放大。

3、針對低電壓信號被噪聲電壓淹沒的特性,本文設(shè)計了IFIR數(shù)字濾波器,進(jìn)一步提高了微弱信號的信噪比。文中還對數(shù)字直流納伏表的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)——20Bit數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換進(jìn)行研究,設(shè)計出脈沖調(diào)寬式數(shù)模轉(zhuǎn)換器。它比傳統(tǒng)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器有更大的動態(tài)范圍,更小的非線性度,提高了儀器測量的有效位數(shù)。上述關(guān)鍵技術(shù)的研究使得數(shù)字直流納伏表的測量分辨率達(dá)到1nV(納伏),比現(xiàn)有儀器的測量精度(10nV)提高了一個等級。數(shù)字直流納伏表將與直流低電壓標(biāo)準(zhǔn)源一起構(gòu)成國