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

2、,使得儀器在抑制干擾噪聲方面達(dá)到設(shè)計(jì)要求。直流低電壓信號(hào)幅值很小,必須經(jīng)過(guò)電壓放大后才可以測(cè)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(jì),CCD光電放大是一種無(wú)源放大器,因而引入的系統(tǒng)噪聲更低。以CCD角度測(cè)量為基礎(chǔ),基于磁電系光電檢流計(jì)設(shè)計(jì)出的CCD光電放大器,具有納伏級(jí)的電壓靈敏度,且很容易實(shí)現(xiàn)低電壓信號(hào)的數(shù)字化放大。

3、針對(duì)低電壓信號(hào)被噪聲電壓淹沒(méi)的特性,本文設(shè)計(jì)了IFIR數(shù)字濾波器,進(jìn)一步提高了微弱信號(hào)的信噪比。文中還對(duì)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(jì)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(dòng)態(tài)范圍,更小的非線性度,提高了儀器測(cè)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(cè)量分辨率達(dá)到1nV(納伏),比現(xiàn)有儀器的測(cè)量精度(10nV)提高了一個(gè)等級(jí)。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(guó)