频率范围为1KHZ~100KHZ的自动跟踪90度相位移相器

基于简单复合左右手结构的宽带90°移相器安建;曾会勇;韦道知【摘要】利用简单复合左右手结构的非线性相位特性,提出了一种平面、低插入损耗的宽带90°差分移相器的设计方法.该设计方法的原理主要是通过调节简单复合左右手结构的参数和进行相位比较的传统微带线长度,使二者的相位曲线最大程度具有相同的斜率,并且满足90°的相位差.移相器的幅度和相位测试结果表明:在2.9～8.4 GHz的频率范围内,反射系数小于-10dB,插入损耗小于0.7 dB,相位不平衡度小于±5°,相对带宽达到了97.3％,而满足相同指标的传统微带差分移相器,其相对带宽仅有11％.该结构设计简单,便于加工.%A method to design planar and low insertion loss phase shifter with broadband characteristic of 90° difference is presented by utilizing the nonlinear phase characteristic of the simplified composite right-/left-handed transmission line.The measured results show that the proposed phase shifter achieves 2.9～8.4 GHz (97.3％) bandwidth with return loss ≤-10 dB,insertion loss ≤0.7 dB and phase instability ≤±5°.Whereas,the relative bandwidth o f the conventional difference phase shifter is only 11％ when it simultaneously satisfying the above indexes.The proposed structure is simple in design and is easy to be fabricated.【期刊名称】《空军工程大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(014)004【总页数】3页(P24-26)【关键词】宽带平面移相器;90°差分移相器;简单复合左右手结构;非线性相位特性【作者】安建;曾会勇;韦道知【作者单位】93704部队,北京,065000;空军工程大学防空反导学院,陕西西安,710051;空军工程大学防空反导学院,陕西西安,710051【正文语种】中文【中图分类】TN81移相器是一类重要的微波器件，它在相控阵天线系统、波束形成网络和相位调制器等无线通信系统中具有广泛的应用。

微波移相器的研究引言随着科技的不断发展，微波技术在无线电通信、导航系统、测量技术等领域的应用越来越广泛。

微波移相器作为微波技术中的重要元件，对相位进行精确控制，是实现微波信号处理的关键。

因此，对微波移相器的研究具有重要意义。

本文旨在探讨微波移相器的现状、设计及应用，以期为相关领域的研究提供参考。

研究现状微波移相器的主要作用是控制微波信号的相位。

目前，常见的微波移相器主要包括电阻式移相器、电容式移相器、铁氧体移相器和反射式移相器等。

电阻式移相器具有线性相位响应，但损耗较大；电容式移相器具有较低的损耗，但相位响应非线性；铁氧体移相器具有高的移相量和低的插入损耗，但工作带宽较窄；反射式移相器具有宽带性能，但插入损耗较大。

各种微波移相器均有其优点和局限性，应根据具体应用场景进行选择。

微波移相器的设计设计微波移相器的主要步骤包括建立微波电路模型、模拟电路性能、优化电路参数等。

首先，根据需求建立合适的微波电路模型，包括传输线、电阻、电容、电感等元件。

接着，利用电磁仿真软件对电路性能进行模拟，得到相位响应、插入损耗等性能指标。

最后，根据模拟结果优化电路参数，以实现最佳性能。

微波移相器的应用微波移相器在无线电通信、导航系统、测量技术等领域均有广泛应用。

在无线电通信方面，微波移相器可用于实现相位调制，提高通信系统的抗干扰能力和频带利用率。

在导航系统中，微波移相器可用于产生线性调频信号，提高导航精度和抗干扰能力。

在测量技术领域，微波移相器可用于相位测量和校准，提高测量准确度和稳定性。

结论本文对微波移相器的研究现状、设计及应应用进行了详细阐述。

通过对各种微波移相器的优缺点的比较，以及对其设计步骤和应用的介绍，我们可以看到微波移相器在微波技术中的重要作用。

未来研究方向包括开发新型微波移相器材料和结构，提高移相器的性能和可靠性；拓展微波移相器的应用领域，如毫米波、亚毫米波以及光波段等；同时还需要加强微波移相器在高速信号处理、量子信息等领域的应用研究。

目录第一章课程设计目的与要求 (2)1.1、课程设计的基本目的 (2)1.2、课程设计的基本要求 (2)1.3 本实验设计目的与要求 (2)第二章一些概念的简单介绍 (3)2.1锁相环 (3)2.2移相器 (3)第三章实验设计过程 (4)第四章实验电路设计 (6)第五章实验心得 (9)参考文献 (10)第一章课程设计目的与要求1.1、课程设计的基本目的：通过课程设计，使学生加强对高频电子技术电路的理解，学会查寻资料﹑方案比较，以及设计计算等环节。

进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析﹑解决高频电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强学生的实践能力。

1.2、课程设计的基本要求：1.2.1、培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考﹑深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。

1.2.2、通过实际电路方案的分析比较，设计计算﹑元件选取﹑安装调试等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。

1.2.3、掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高动手能力。

1.2.4、了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。

1.2.5、培养严谨的工作作风和科学态度，使学生逐步建立正确的生产观点，经济观点和全局观点。

1.3 本实验设计目的与要求本课程的课程设计是设计一个精密的90°移相器电路，通过本次设计，让学生掌握高频电子线路的设计方法，并将其与仿真联系起来，理论与实践相结合，培养学生的设计能力。

1.3.1做仿真部分：课程设计的实验环境；硬件要求能运行Windows XP操作系统的微机系统。

EWB仿真操作系统。

1.3.2 课程设计的预备知识：熟悉EWB仿真操作系统，及通信电子线路课程。

一、移相器与相敏检波器实验【实验目的】1. 理解移相器和相敏检波器的工作原理。

2. 学习传感器实验仪和交流毫伏表的使用。

3. 学习用双踪示波器测量相移的方法。

【实验原理】1. 移相器的工作原理移相器是由电阻、电抗元件、非线性元件和有源器件等构成的一种电路，当正弦信号经过移相器时其相位会发生改变。

理想的移相器在调整电路参数时，可使通过信号的相位在0?~360?之间连续变化，而不改变信号的幅度，即信号可不失真地通过，只是相位发生了变化，图1为移相器的工作原理，其中相角?为经过移相器所获得的。

2. 相敏检波器的工作原理相敏检波器是一种根据信号的相位来提取有用信号的处理电路，在外部同频控制信号作用下，用控制信号来截取输入信号，相敏检波器输出的直流分量为反映输入信号与控制信号相位差的直流电压，经低通滤波器lpf滤除高频分量后得到直流输出信号e；相敏检波器的组成框图见图2。

t?10?t??2 设控制信号表达式为： u??t?0?t?t2? ?t??)，输入信号与控制信号在时域中的关系见图3。

设输入信号为：u?usin( 用控制信号截取输入信号后得到：u0?u?u，对u0积分并在一个周期内取平均得：1t/2ue?usin(?t??)dt??t0?t??t/20?t??)d(?t??)???sin(u/2[cos(?t??)]t0?tuuu[cos(???)?cos?]??[cos?cos??sin?sin??cos?]?cos?2?2?? ①由式①可以看出，相敏检波器经低通滤波器输出一个反映输入信号相位差的直流电压，当??0时，即输入信号与控制信号同相时e?交时，e?0。

利用相敏检波器可以消除信号中干扰噪声的影响。

设输入信号中包含有噪声信号un和有用信号us，即：u?us?un，则：u0?u?uc?ucus?ucun，对u0积分并在一个周期内1t1t取平均得：e??ucussin(?t??s)dt??ucunsin(?t??n)dt t0t0 ?1u?，当??90?，即输入信号与控制信号正?[uscos(?s??c)?uncos(?n??c)] 通过移相器调节控制信号uc的相位，使噪声信号与控制信号相差90°相角，此时：则：e??n??c?90?，us?cos(?s??c)，即相敏检波器的输出仅含有有用信号us分量，噪声信号被剔除。

高频用90°相位移相器发布时间:2008-9-9 访问次数:相位移相器是指振幅一定，仅相位移动90°的电路。

在低频电路中，op放大器和电阻、电容的组合使用居多。

达到数mhz时利用高速宽带的op放大器能较简单地实现，但高频时不用。

高频时的相位移相器，如图1所示的中间抽头的lc方式较好。

相位移相器用的线圈l，当耦合系数为1，即不是紧耦合时不能顺利动作。

要达到此目的，双线绕线铁心最适合。

图1 使用lc的90°相位移相器的构成还有，要正确地调整－90°的相位，必需使电感器的值可变。

常数的计算如下所示。

首先，需要输入频率f和电路阻抗zo。

此值确定后，就可通过下式进行计算：在13.56M时，L=1.173709019851735514519791765284uH（指串联电感）C=469P这里，使用双孔形铁心q5b－7.5×7（tdk，照片6.17）进行实验。

在此双孔形铁心上缠绕8匝双绕线，则串联连接时的电感l约48μh。

从此值反算频率f为：下面进行330khz用的90°相位移相的实验。

此时的电容为取两个0，01μf的电容并联连接。

照片1 实验中使用的眼镜铁心[q5b－7.5×7,8匝双线绕法，tdk公司]照片2是l＝48μh、c＝0.02μf时的输入频率一相位特性。

可以确认在f＝327.3khz处有90°相位延迟。

为确保所希望的频率处的特性，准各线圈l和电容c都可变，来进行正确的90°相位移相。

照片2 f＝330khz相位移相的特性（l＝48μh，c＝0.02μf，zo＝50ω，f＝10k～lomhz）还有，为实验高频处的90°相位移相，这次使用阿密顿公司的t25-6（黄色）环形铁心(照片6.19)。

在此铁心上缠绕8匝双绕线，则电感l约0.69μh。

反算求得电容c和频率f分别为：f≈23mhzc≈27opf照片3 实验中使用的环形铁用此构成进行的实验如照片20。

锁相放大器的原理实验报告The manuscript was revised on the evening of 2021锁相放大器的原理实验报告摘要：随着科学技术的发展，微弱信号的检测越来越重要。

微弱信号检测是利用电子学、信息论、物理学和电子计算机的综合技术。

它是在认识噪声与信号的物理特性和相关性的基础上，把被噪声淹没的有用信号提取出来的一门新兴技术学科。

锁相放大器就是检测淹没在噪声中微弱信号的仪器。

它可用于测量交流信号的幅度和位相，有极强的抑制干扰和噪声的能力，极高的灵敏度，可检测毫微伏量级的微弱信号。

锁相放大器可以理解为用噪声频带压缩的方法，将微弱信号从噪声中提取出来。

本实验通过测量锁相放大器的工作参数和特性，掌握相关检测原理以及锁相放大器的正确使用方法。

关键词：锁相放大器；微弱信号放大；PSD输出波形；谐波响应一、引言随着科学技术的发展，科学研究领域向宏观和微观不断深入，常常需要检测极微弱的信号，如物理学中的表面物理特性，光学中的拉曼光谱、光声光谱、脉冲瞬态光谱，生物学中的细胞发光特性、生物电的测量等。

在这些测量过程中，待测的微弱信号常常淹没在强大的背景噪声之中，使用常规的检测手段就无法达到目的。

而且随着科学的发展，对实验数据的可靠性、准确性、精确性的要求也越来越高，因此，微弱信号的检测就越来越重要，自60年代初开始，关于信号检测与处理的技术开始产生并迅速发展，现已逐渐形成一专门的边缘科学，在物理、化学、生物、天文、地质、医学、材料等学科领域得到广泛应用。

锁相放大器（Lock-In Amplifier，简写为LIA）就是检测淹没在噪声中微弱信号的仪器。

它可用于测量交流信号的幅度和位相，有极强的抑制干扰和噪声的能力，极高的灵敏度，可检测毫微伏量级的微弱信号,能测量到输入信噪比低至10-5的微弱正弦量。

自1962年第一台锁相放大器商品问世以来，锁相放大器有了迅速发展，性能指标有了很大提高，现已被广泛应用于科学技术的很多领域。

高频用90°相位移相器发布时间:2008-9-9 访问次数:相位移相器是指振幅一定，仅相位移动90°的电路。

在低频电路中，op放大器和电阻、电容的组合使用居多。

达到数mhz时利用高速宽带的op放大器能较简单地实现，但高频时不用。

高频时的相位移相器，如图1所示的中间抽头的lc方式较好。

相位移相器用的线圈l，当耦合系数为1，即不是紧耦合时不能顺利动作。

要达到此目的，双线绕线铁心最适合。

图1 使用lc的90°相位移相器的构成还有，要正确地调整－90°的相位，必需使电感器的值可变。

常数的计算如下所示。

首先，需要输入频率f和电路阻抗zo。

此值确定后，就可通过下式进行计算：在13.56M时，L=1.173709019851735514519791765284uH（指串联电感）C=469P这里，使用双孔形铁心q5b－7.5×7（tdk，照片6.17）进行实验。

在此双孔形铁心上缠绕8匝双绕线，则串联连接时的电感l约48μh。

从此值反算频率f为：下面进行330khz用的90°相位移相的实验。

此时的电容为取两个0，01μf的电容并联连接。

照片1 实验中使用的眼镜铁心[q5b－7.5×7,8匝双线绕法，tdk公司]照片2是l＝48μh、c＝0.02μf时的输入频率一相位特性。

可以确认在f＝327.3khz处有90°相位延迟。

为确保所希望的频率处的特性，准各线圈l和电容c都可变，来进行正确的90°相位移相。

照片2 f＝330khz相位移相的特性（l＝48μh，c＝0.02μf，zo＝50ω，f＝10k～lomhz）还有，为实验高频处的90°相位移相，这次使用阿密顿公司的t25-6（黄色）环形铁心(照片6.19)。

在此铁心上缠绕8匝双绕线，则电感l约0.69μh。

反算求得电容c和频率f分别为：f≈23mhzc≈27opf照片3 实验中使用的环形铁用此构成进行的实验如照片20。

目录实验一通用计数器的应用 (2)实验二通用示波器的应用 (4)实验三电压表波形响应的研究 (7)实验四阻抗测量实验 (10)实验一通用计数器的应用一、实验目的1.通过实验，进一步理解和掌握通用计数器的组成及工作原理。

2.熟悉并掌握通用计数器的正确操作方法。

3.通过对信号发生器输出频率的检定，理解电子仪器检定的原理和方法，理解频率参数测量的一般方法及对测量误差进展分析的方法。

二、实验仪器及设备1.EE1642C型函数信号发生器/计数器二台2.AS1051S高频信号发生器一台三、实验内容及步骤在进展测量前，首先按规定要求对高频信号发生器、函数信号发生器及计数器进展预热，然后对计数器进展自校，计数器自校正确无误方可进展实验。

1．对AS1051S高频信号发生器第一至第二频段的频率刻度进展检定。

〔1〕将EE1642C型函数信号发生器/计数器电源开关接通，将功能开关置为“频率计数〞档。

〔2〕将AS1051S高频信号发生器调到要测量的频率点上〔频段1：从100kH Z～900 kH Z，每隔100kH Z选择一个测量点；频段2：从1000kH Z～9000 kH Z，每隔1MH Z 选择一个测量点〕，然后进展测量。

将所测数据填入表一中，最后计算出结果，并分析说明此仪器是否符合说明书给出的指标〔实验报告中要给出检定结论，并分析产生误差的原因〕。

2. 测量两信号的频率比〔1〕调节高频信号和EE1642C型函数信号发生器/计数器，分别输出频率为5MHZ 和1KHZ的正弦波〔或方波〕，然后用EE1642C型函数信号发生器/计数器分别测量其实际值，并根据公式N=f A /f B计算其频率比。

〔2〕两信号的频率比f A /f B也可直接利用比较高级的通用计数器直接测量出，这里没有实验仪器，大家直接用理想值即〔5MHZ/1KHZ〕计算出。

〔3〕将理论计算值〔即根据信号发生器的标称值计算所得的频率比值〕和〔1〕方案测得值进展比较和验证。

锁相放大器的原理实验报告WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-锁相放大器的原理实验报告摘要：随着科学技术的发展，微弱信号的检测越来越重要。

微弱信号检测是利用电子学、信息论、物理学和电子计算机的综合技术。

它是在认识噪声与信号的物理特性和相关性的基础上，把被噪声淹没的有用信号提取出来的一门新兴技术学科。

锁相放大器就是检测淹没在噪声中微弱信号的仪器。

它可用于测量交流信号的幅度和位相，有极强的抑制干扰和噪声的能力，极高的灵敏度，可检测毫微伏量级的微弱信号。

锁相放大器可以理解为用噪声频带压缩的方法，将微弱信号从噪声中提取出来。

本实验通过测量锁相放大器的工作参数和特性，掌握相关检测原理以及锁相放大器的正确使用方法。

关键词：锁相放大器；微弱信号放大；PSD输出波形；谐波响应一、引言随着科学技术的发展，科学研究领域向宏观和微观不断深入，常常需要检测极微弱的信号，如物理学中的表面物理特性，光学中的拉曼光谱、光声光谱、脉冲瞬态光谱，生物学中的细胞发光特性、生物电的测量等。

在这些测量过程中，待测的微弱信号常常淹没在强大的背景噪声之中，使用常规的检测手段就无法达到目的。

而且随着科学的发展，对实验数据的可靠性、准确性、精确性的要求也越来越高，因此，微弱信号的检测就越来越重要，自60年代初开始，关于信号检测与处理的技术开始产生并迅速发展，现已逐渐形成一专门的边缘科学，在物理、化学、生物、天文、地质、医学、材料等学科领域得到广泛应用。

锁相放大器（Lock-In Amplifier，简写为LIA）就是检测淹没在噪声中微弱信号的仪器。

它可用于测量交流信号的幅度和位相，有极强的抑制干扰和噪声的能力，极高的灵敏度，可检测毫微伏量级的微弱信号,能测量到输入信噪比低至10-5的微弱正弦量。

自1962年第一台锁相放大器商品问世以来，锁相放大器有了迅速发展，性能指标有了很大提高，现已被广泛应用于科学技术的很多领域。