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鎖定放大器的主要由三部分組成,即:信號(hào)通道(相關(guān)器前那一部分),參考通道和相關(guān)器(包括直流放大器)。
1、信號(hào)通道
信號(hào)通道位于相關(guān)器之前,由輸入放大器、低噪聲前置放大器、各種有源濾波器和放大器組成。其作用是將弱信號(hào)放大到足以推動(dòng)相關(guān)器工作的電平,并兼有抑制和濾除部分噪聲及干擾的功能,擴(kuò)大儀器的動(dòng)態(tài)范圍。其前置放大器最佳信號(hào)源電阻必須能夠與不同傳感器進(jìn)行噪聲匹配以得到最佳噪聲特性。
2、參考通道
其作用是輸出與輸入信號(hào)同步的、具有一定幅度的方波信號(hào),以驅(qū)動(dòng)相關(guān)器。其由觸發(fā)電路、倍頻電路、相移電路、方波產(chǎn)生和驅(qū)動(dòng)電路等組成。
3、相關(guān)器
相關(guān)器是鎖定放大器的關(guān)鍵部件,包括乘法器和積分器兩部分,最終完成被測(cè)信號(hào)與參考信號(hào)相關(guān)函數(shù)運(yùn)算。它必須具有動(dòng)態(tài)范圍大、漂移小、時(shí)間常數(shù)可調(diào)、增益穩(wěn)定和頻率范圍寬等特點(diǎn)。并要求輸入信號(hào)為正弦波或方波。如果被測(cè)信號(hào)是直流信號(hào),則可用斬波器先將它轉(zhuǎn)換為交流方波再進(jìn)行轉(zhuǎn)換檢測(cè)。
1、信噪比的改善
鎖定放大器的信噪比改善程度為SNIR=2Bin/△fn,Bin為相關(guān)解調(diào)器前面帶通濾波器的帶寬,△fn是低通濾波的噪聲帶寬。由于△fn 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Bin ,因此信號(hào)的信噪比將大大改善。但是當(dāng)噪聲過(guò)大時(shí),器件的非線性特性使乘法器不再具有理想乘法特性,進(jìn)入過(guò)載狀態(tài),此時(shí)的相關(guān)解調(diào)器輸出信噪比迅速惡化,因此,在應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使相關(guān)解調(diào)器具有大的過(guò)載能力; 此外, △fn過(guò)小會(huì)使測(cè)量時(shí)間過(guò)長(zhǎng),因此應(yīng)該認(rèn)識(shí)到:相關(guān)解調(diào)器的信噪比改善程度是有限的。
2、抗干擾能力的提高
首先鎖定放大器在尋的器中的應(yīng)用可以提高其對(duì)噪聲干擾的抵抗能力。其次在煙霧干擾中,由于信號(hào)信噪比的改善使其檢測(cè)信號(hào)的能力大幅度提高,這就要求在干擾中的煙霧對(duì)制導(dǎo)激光的衰減能力要有上百倍甚至上萬(wàn)倍的增加,也就使激光制導(dǎo)武器對(duì)煙霧有了更強(qiáng)的抗干擾能力。