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Aigtek高壓放大器在鎖相環(huán)穩(wěn)定重復頻率研究中的應用

測試技術分享 ? 來源:測試技術分享 ? 作者:測試技術分享 ? 2025-06-06 18:36 ? 次閱讀

實驗名稱:鎖相環(huán)穩(wěn)定重復頻率的系統(tǒng)分析

實驗內(nèi)容:針對重復頻率的漂移,引入兩套鎖相環(huán)系統(tǒng)反饋控制兩個激光器的重復頻率,將其鎖定在同一個穩(wěn)定的時鐘源上。本章主要闡述了經(jīng)典鎖相環(huán)的原理,穩(wěn)定重復頻率的鎖相環(huán)理論和關鍵器件,以及結果分析。

測試設備:高壓放大器光電探測器、低通濾波器、比例積分控制器、PZT等。

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圖1:穩(wěn)定重復頻率的鎖相環(huán)系統(tǒng)結構圖

實驗過程:

系統(tǒng)結構圖如圖1所示,從NPR鎖模光纖激光器耦合出一部分光進入光電探測器,其帶寬為5GHz,將光信號轉化為電信號,同時提取出重復頻率。該電信號隔直流(DCBlock)之后與一個穩(wěn)定的時鐘源輸出的射頻信號同時進入混頻器,即鑒相器,重復頻率與時鐘源輸出的射頻信號混頻,得到差頻信號與和頻信號,差頻信號是所需要的誤差信號,經(jīng)過低通濾波器(LPF)濾除和頻信號,差頻信號進入比例積分(PI)控制器,這里LPF和PI控制器共同組成鎖相環(huán)的環(huán)路濾波器,PI控制器輸出后的誤差電壓信號其范圍為–10V~+10V,不足以驅動壓電陶瓷(PZT),先進入高壓放大器(HVAMP)放大十倍后施加給PZT,不同的電壓值引起PZT的伸縮量不同,基本呈現(xiàn)線性關系。PZT在光纖形成的激光器腔中無法直接改變腔長,借助平移臺,PZT驅動平移臺移動,并且將光纖腔繞在平移臺上,從而實現(xiàn)PZT的伸縮引起腔長的變化來調(diào)節(jié)激光器重復頻率,形成了重復頻率跟蹤時鐘源射頻信號的閉環(huán)電路。當激光器的重復頻率和時鐘源的參考頻率一致時,誤差電壓變?yōu)橐粋€直流量,PZT狀態(tài)穩(wěn)定,激光器的重復頻率穩(wěn)定在時鐘源的參考頻率上。一旦外界環(huán)境對激光器腔出現(xiàn)干擾,打破穩(wěn)定狀態(tài),誤差電壓信號出現(xiàn)抖動反饋再次起作用,調(diào)節(jié)腔長使得重復頻率快速恢復穩(wěn)定。當建立一套穩(wěn)定第一個鎖模激光器重復頻率的鎖相環(huán)系統(tǒng)之后,重復整個鎖相環(huán)系統(tǒng)鎖定第二個鎖模激光器的重復頻率,并且其使用的參考頻率是由同一個時鐘源產(chǎn)生,保證了兩個激光器其重復頻率之間的相對穩(wěn)定性。

實驗結果:

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圖2:鎖相環(huán)中間鏈路各點時域波形

成功搭建鎖相環(huán)之后,對鎖相環(huán)的中間鏈路點進行了測試。圖2(a)表示了重復頻率與時鐘源的參考頻率混頻后的誤差電壓信號,從圖中可以看到包絡下仍有振蕩紋,說明既有差頻信號,也包含了和頻信號。圖2(b)表示誤差電壓信號經(jīng)過低通濾波器后的波形,濾取出了差頻。圖2(c)表示了經(jīng)過PI控制器的作用后的誤差電壓信號,圖2(d)表示達到穩(wěn)定狀態(tài)后的誤差電壓信號變?yōu)橹绷鳌?/p>

高壓放大器推薦:ATA-2048高壓放大器

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圖:ATA-2048高壓放大器指標參數(shù)

西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè),為用戶提供具有競爭力的測試方案。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線,且具有相當規(guī)模的儀器設備供應商,樣機都支持免費試用。

審核編輯 黃宇

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