调制域与脉冲分析仪信号调理及触发电路的设计和实现

论文摘要

调制域与脉冲分析仪既是调制域分析的利器,也是脉冲分析的有效工具。调制域的引入使得在时域和频域中难以描述的信号参数和信号特性可以方便地表达出来。调制域与脉冲分析仪可用来观测分析信号频率、相位、时间间隔随时间变化的情况,特别是信号参量的瞬变特性。其应用领域已深入到通讯、雷达、电子对抗、机电等系统。本文介绍了调制域与脉冲分析仪的应用背景和原理,研究了调制域仪器与脉冲分析仪的整机设计方案,并分析了其关键技术。在此基础上,主要研究了触发和前端信号调理两个关键电路模块的设计及其实现。文中确定了触发电路的结构设计方案,完成了自动触发、延迟触发、采样触发、延迟/采样触发、时间间隔和内插闸门产生等功能单元的设计和验证,以及触发电路模块的PCB绘制及制板调试任务。该模块已经能够在整机中正常工作。接着完成了信号调理电路板的设计——包括DC～200MHz的主输入通道(包含A,B两路)、DC～100MHz的外部触发输入通道及100MHz～2.5GHz的射频输入通道三大部分,并对主要功能单元进行了仿真验证,同时绘制了PCB并完成了制板调试任务。测试结果表明信号调理模块达到了指标要求。本文中设计的触发电路、信号调理电路,加上以前实现的模拟内插电路、无死区计数电路及高速数字信号处理单元,完整构成了调制域与脉冲分析仪,有望填补国内的空白。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 调制域与脉冲分析仪的特点及应用
• 1.1.2 观测频率随时间的变化
• 1.1.3 观测时间间隔随时间的变化及其统计分析功能
• 1.1.4 观测相位随时间的变化
• 1.2 调制域与脉冲分析仪的国内外发展动态
• 1.3 本课题要达到的功能与指标要求
• 1.4 本论文研究的内容及工作
• 第二章 调制域与脉冲分析仪的原理及其关键技术
• 2.1 调制域与脉冲分析仪的测量功能及原理
• 2.1.1 频率—时间特性测量
• 2.1.2 时间间隔—时间特性测量
• 2.2 调制域与脉冲分析仪的工程实现及关键技术
• 2.2.1 调制域与脉冲分析仪的总体结构及其工作原理
• 2.2.2 调制域与脉冲分析仪的关键技术
• 2.2.2.1 无死区计数技术
• 2.2.2.2 内插技术
• 2.2.2.3 高速触发技术
• 2.2.2.4 前端信号处理技术
• 2.3 本章小结
• 第三章 触发模块的设计及实现
• 3.1 触发模块原理及总体结构
• 3.2 触发模块关键技术
• 3.2.1 时间间隔产生电路的复用结构
• 3.2.2 内插脉冲产生电路的设计
• 3.2.3 无死区触发
• 3.2.4 高速数字电路技术
• 3.3 触发模块的设计实现
• 3.3.1 自动和延迟类触发方式的设计
• 3.3.2 采样类触发方式的设计
• 3.3.3 延迟/采样组合触发方式的设计
• 3.3.4 时间间隔及内插脉冲闸门产生功能及实现
• 3.3.4.1 时间间隔测量方式及内插脉冲
• 3.3.4.2 时间间隔及内插脉冲闸门产生实现
• 3.4 本章小结
• 第四章 前端信号调理模块的设计及实现
• 4.1 主输入通道的设计与实现
• 4.1.1 主输入通道的总体设计
• 4.1.2 主输入通道的电路实现
• 4.1.2.1 射频开关阵列及相关模块
• 4.1.2.2 DC偏移电路
• 4.1.2.3 Buffer及施密特触发级
• 4.1.2.4 CPLD控制单元
• 4.1.3 主输入通道的测试结果
• 4.2 外部触发输入通道的设计与实现
• 4.2.1 外部触发通道原理及结构
• 4.2.2 外部触发通道的实现
• 4.2.2.1 信号调理级
• 4.2.2.2 高低频双路放大级
• 4.2.2.3 施密特触发级
• 4.2.3 外部触发通道的仿真及测试结果
• 4.3 射频输入通道的设计与实现
• 4.3.1 射频输入通道的主要原理
• 4.3.1.1 动态范围压缩技术
• 4.3.1.2 自动增益控制原理
• 4.3.2 射频输入通道的设计实现
• 4.3.2.1 自动增益控制电路
• 4.3.2.2 分频电路
• 4.3.3 射频输入通道的测试结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 整机测试结果
• 5.1 非调制信号测量波形
• 5.2 调制信号测量波形—调制域分析功能
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历、参与项目及发表论文