[發明專利]一種用于檢測太赫茲弱信號的方法及鎖相放大器裝置

無效

• 申請號: 201310327136.9
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103389161A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 王紅成;凌東雄
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;H03L7/081
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務所有限公司 44215
• 代理人: 馬騰飛

技術領域

本發明涉及太赫茲弱信號的檢測領域，具體涉及一種用于檢測太赫茲弱信號的方法及鎖相放大器裝置。

背景技術

微弱信號檢測是一門新興的科學技術，可以測量到傳統觀念認為不能測量的微弱信號，如弱光、小位移、微震動、微溫差、小電容、弱磁、弱聲、微電導、微電流等，使微弱信號測量精度得到很大的提高，對微弱信號檢測的研究，探索新的微弱信號檢測方法，研制新的微弱信號檢測設備是目前檢測技術領域的一個熱點。

太赫茲（THz）光譜信號屬于周期性弱光信號，經過光電轉換后的電信號仍然是幅值較小的弱電壓信號，幅值僅為微伏量級，伴隨信號的是頻譜范圍很寬、幅值較大，毫伏量級的噪聲電壓信號。因此要獲取太赫茲光譜信號，則需要采用鎖相放大技術將微伏級的微弱信號進行放大和去噪的處理，提高信噪比，進而從毫伏量級的背景噪聲下采集出來，獲取到太赫茲信號的有用信息，這種鎖相放大器是利用互相關的檢測原理設計的一種同步相干檢測儀，它是通過對檢測信號和參考信號進行互相關運算的一種電子設備。傳統的鎖相放大器的原理方框圖如附圖1所示，其主要由包括信號檢測輸入模塊、參考源模塊、相關器模塊、信號輸出模塊等幾部份構成，以此鎖相放大器檢測時，輸入信號檢測范圍小，在噪聲大的情況下容易造成相關器模塊飽和，參考信號相位與輸入信號同步困難，測試系統不穩定，輸出信號電平測量困難等情況。

發明內容

本發明的目的在于克服以上所述的缺點，提供一種極高的放大倍數，能檢測極微弱信號、靈敏度達μV、nV甚至于pV量級的一種用于檢測太赫茲弱信號的方法及鎖相放大器裝置。

為實現上述目的，本發明的具體方案如下：用于檢測太赫茲弱信號的鎖相放大器裝置，包括有信號檢測輸入模塊、參考源模塊、相關器模塊、信號輸出模塊；

還包括有第一濾波模塊、第一放大模塊，兩者與信號檢測輸入模塊串聯在一起組成待測信號輸入通道；

還包括有第三濾波模塊、第二放大模塊，兩者與信號輸出模塊串聯在一起組成信號輸出通道；

還包括有移相器模塊以及可調放大模塊，參考源模塊與移相器模塊以及可調放大模塊串聯組成參考信號輸入通道；

還包括有單片機控制模塊，所述移相器模塊的信號移相角度由單片機控制模塊控制；所述參考信號輸入通道的參考信號與所述待測信號輸入通道的待測信號經相關器模塊運算后的相關值從信號輸出通道輸出。

其中，還包括有第二濾波模塊，所述第二濾波模塊串聯在第一放大模塊與相關器模塊之間。

其中，所述第一放大模塊為至少三個不同增益的放大器通過信號開關并聯在一起；所述信號開關與單片機控制模塊連接。

其中，所述第二放大模塊為至少三個不同增益的放大器通過信號開關并聯在一起；所述信號開關與單片機控制模塊連接。

其中，所述第一濾波模塊、第二濾波模塊均為帶通濾波器，所述第三濾波模塊為低通濾波器。

一種檢測太赫茲弱信號的方法，太赫茲弱信號經信號檢測輸入模塊識別后輸入至第一濾波模塊進行濾波，經第一次濾波后的待測信號輸入至第一放大模塊，經第一放大模塊增益放大后進入第二濾波模塊，經第二濾波模塊再一次濾波后進入相關器模塊；

參考源模塊的參考信號輸入至移相器模塊，單片機控制模塊控制輸入所述移相器模塊變換參考信號的相位，經過相位變換后參考信號進入可調放大模塊，將經增益放大的參考信號輸入相關器模塊進行相關運算；

經相關器模塊運算后的相關值信號輸入至第三濾波模塊濾波，將經濾波的相關值信號輸入至第二放大模塊，經第二放大模塊增益后的相關值信號輸出。

其中，所述第一放大模塊為至少三個不同增益的放大器通過信號開關并聯在一起；所述第一放大模塊的信號開關通過單片機控制模塊進行選擇控制，使得經過第一濾波模塊的待測信號按照信號自身的強度進行選擇性輸入不同增益性的放大器中進行增益放大。

其中，所述第二放大模塊為至少三個不同增益的放大器通過信號開關并聯在一起；所述第二放大模塊的信號開關通過單片機控制模塊進行選擇控制，使得經過第三濾波模塊的待測信號按照信號自身的強度進行選擇性輸入不同增益性的放大器中進行增益放大。