● 摘要
在进行微弱光信号测量时，其微弱的光信号往往会被外来的干扰光线所掩埋，因此需要检测的微弱光信号往往具有很强的背景噪声，是常规和传统方法不能检测到的微弱物理量。利用数字锁定放大器的相关检测，能把深埋在背景噪声中的极其微弱信号提取出来。本文讲述了微弱光信号检测中数字锁定放大器的设计方法，主要内容如下：第一章在对国内外微弱信号相关检测资料和现有技术研究的基础上，归纳总结了微弱信号检测的发展现状。第二章介绍了模拟和数字锁定放大器的基本工作原理、特点及其主要参数。第三章提出了数字锁定放大器系统模块的总体设计方案及组成结构。第四章结合系统方案，详细介绍了系统各组成模块的设计思路和具体实现，并对各组成模块的功能进行了仿真验证，其中系统各组成模块主要包括数字锁相环，输入数据缓存、乘法器和串口。第五章对关键算法进行了详细的设计，主要包括低通滤波器和相关运算，其中低通滤波器采用的是因果稳定偶对称的FIR滤波器，而相关运算则是根据算法的结构和流水线技术实现进行了合理的结构设计。论文最后总结了本设计方案在功能实现方面所具有的特点。在Matlab环境下进行仿真验证，仿真结果表明所设计的数字锁定放大器能够检测深埋在噪声中的微弱信号。