一种正弦信号产生及幅值稳定性测试系统技术方案

本申请涉及空间重力场探测技术领域，具体而言，涉及一种正弦信号产生及幅值稳定性测试系统，包括正弦信号发生器模块、相敏解调模块、ADC电压信号采集模块、FPGA控制模块以及时钟信号产生模块，其中：正弦信号发生器模块的输出端与相敏解调模块的输入端连接，相敏解调模块的输出端与ADC电压信号采集模块的输入端连接；FPGA控制模块分别与正弦信号发生器模块的输入端、相敏解调模块的输入端以及ADC电压信号采集模块的输出端连接；时钟信号产生模块与FPGA控制模块连接。本申请主要用于静电悬浮加速度计中高稳定正弦载波信号的产生及幅值稳定性的测试，电路结构简单，信号采集精度高，可以快速实现对高频正弦载波信号的幅值稳定性测试。测试。测试。

【技术实现步骤摘要】
一种正弦信号产生及幅值稳定性测试系统


[0001]本申请涉及空间重力场探测
，具体而言，涉及一种正弦信号产生及幅值稳定性测试系统。

技术介绍

[0002]静电悬浮加速度计的基本原理是通过检测检验质量和电极面之间的差分电容进而转化为卫星受到的非保守力引起的加速度，而差分电容的检测则需要向检验质量注入高频载波信号，将差分电容的变化转化为电压信号，通过幅度调制的形式叠加到正弦载波信号上，所以说正弦载波信号的幅值稳定性直接反映了静电悬浮加速度计的电容检测的分辨率水平，是一项关键的性能指标。

技术实现思路

[0003]本申请提供了一种正弦信号产生及幅值稳定性测试系统，可以用于产生幅值可调的高稳定正弦载波信号，并且可以对该正弦信号的幅值稳定性指标进行测试评价，结构形式简单，易于实现。
[0004]为了实现上述目的，本申请提供了一种正弦信号产生及幅值稳定性测试系统，包括正弦信号发生器模块、相敏解调模块、ADC电压信号采集模块、FPGA控制模块以及时钟信号产生模块，其中：正弦信号发生器模块的输出端与相敏解调模块的输入端连接，相敏解调模块的输出端与ADC电压信号采集模块的输入端连接；正弦信号发生器模块用于产生正弦载波信号，相敏解调模块用于对正弦载波信号进行解调，得到相应的幅值电压，ADC电压信号采集模块用于幅值电压信号的采集；FPGA控制模块分别与正弦信号发生器模块的输入端、相敏解调模块的输入端以及ADC电压信号采集模块的输出端连接，FPGA控制模块用于向正弦信号发生器模块和相敏解调模块提供控制信号输入，并对ADC电压信号采集模块输出的幅值电压信号进行处理；时钟信号产生模块与FPGA控制模块连接，为FPGA控制模块提供FPGA芯片工作用时钟信号。
[0005]进一步的，正弦信号发生器模块包括依次连接的DAC数模转换芯片、分压电阻、模拟开关以及第一低通滤波器，其中：DAC数模转换芯片与FPGA控制模块连接，DAC数模转换芯片采用单通道20位数模转换芯片；分压电阻采用1％精度的片式电阻器；模拟开关采用16选1正负电源供电的模拟开关；第一低通滤波器采用4阶有源低通滤波器，其上限截止频率为110kHz
‑
130kHz。
[0006]进一步的，相敏解调模块为电子开关式相敏解调电路，包括依次连接的整流电路和第二低通滤波器，其中：整流电路分别与正弦信号发生器模块和FPGA控制模块连接；第二低通滤波器采用1阶无源低通滤波器，其截止频率为2kHz
‑
4kHz。
[0007]进一步的，ADC电压信号采集模块包括单端转差分电路和ADC芯片，其中：单端转差分电路由零漂移斩波式运算放大器组成；ADC芯片采用24位模数转换芯片。
[0008]进一步的，FPGA控制模块包括数据采集处理模块、频率分频模块和相位调节器，其
中：数据采集处理模块与ADC电压信号采集模块连接；频率分频模块分别与时钟信号产生模块和相位调节器连接；相位调节器还与整流电路连接。
[0009]进一步的，时钟信号产生模块内部设置有晶体振荡器，晶体振荡器与频率分频模块连接，用于提供频率分频的基准。
[0010]进一步的，晶体振荡器采用40MHz频率的高稳定晶体振荡器。
[0011]进一步的，相位调节器向整流电路输出100kHz的TTL信号。
[0012]本专利技术提供的一种正弦信号产生及幅值稳定性测试系统，具有以下有益效果：
[0013]本申请主要用于静电悬浮加速度计中高稳定正弦载波信号的产生及幅值稳定性的测试，实现了正弦载波信号的生成和幅值稳定性测试，电路结构简单，不用借助外部昂贵的高精度测量设备，而是直接采用静电悬浮加速度计中既有的相敏解调电路和高精度信号采集电路，信号采集精度高，可以快速实现对高频正弦载波信号的幅值稳定性测试。
附图说明
[0014]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0015]图1是根据本申请实施例提供的正弦信号产生及幅值稳定性测试系统的示意图；
[0016]图中：1
‑
正弦信号发生器模块、11
‑
DAC数模转换芯片、12
‑
分压电阻、13
‑
模拟开关、14
‑
第一低通滤波器、2
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相敏解调模块、21
‑
整流电路、22
‑
第二低通滤波器、3
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ADC电压信号采集模块、4
‑
FPGA控制模块、41
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数据采集处理模块、42
‑
频率分频模块、43
‑
相位调节器、5
‑
时钟信号产生模块。
具体实施方式
[0017]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0018]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0019]在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
[0020]并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其
他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
[0021]另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
[0022]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0023]如图1所示，本申请提供了一种正弦信号产生及幅值稳定性测试系统，包括正弦信号发生器模块1、相敏解调模块2、ADC电压信号采集模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正弦信号产生及幅值稳定性测试系统，其特征在于，包括正弦信号发生器模块、相敏解调模块、ADC电压信号采集模块、FPGA控制模块以及时钟信号产生模块，其中：所述正弦信号发生器模块的输出端与所述相敏解调模块的输入端连接，所述相敏解调模块的输出端与所述ADC电压信号采集模块的输入端连接；所述正弦信号发生器模块用于产生正弦载波信号，所述相敏解调模块用于对正弦载波信号进行解调，得到相应的幅值电压，所述ADC电压信号采集模块用于幅值电压信号的采集；所述FPGA控制模块分别与所述正弦信号发生器模块的输入端、所述相敏解调模块的输入端以及所述ADC电压信号采集模块的输出端连接，所述FPGA控制模块用于向所述正弦信号发生器模块和所述相敏解调模块提供控制信号输入，并对所述ADC电压信号采集模块输出的幅值电压信号进行处理；所述时钟信号产生模块与所述FPGA控制模块连接，为所述FPGA控制模块提供FPGA芯片工作用时钟信号。2.根据权利要求1所述的正弦信号产生及幅值稳定性测试系统，其特征在于，所述正弦信号发生器模块包括依次连接的DAC数模转换芯片、分压电阻、模拟开关以及第一低通滤波器，其中：所述DAC数模转换芯片与所述FPGA控制模块连接，所述DAC数模转换芯片采用单通道20位数模转换芯片；所述分压电阻采用1％精度的片式电阻器；所述模拟开关采用16选1正负电源供电的模拟开关；所述第一低通滤波器采用4阶有源低通滤波器，其上限截止频率为110kHz
‑
130kHz。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨世佳，李云鹏，雷军刚，陶文泽，徐恒通，王作磊，敏健，席冬学，王富刚，苗荣臻，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：