如果LIA 的相敏檢波器(或同步解調(diào)器)是用數(shù)字信號(hào)處理的方式實(shí)現(xiàn)的,就成為DLIA。 一般的結(jié)構(gòu)包括以下一些部分,即信號(hào)輸入通道、參考輸入 通道、數(shù)字相敏檢波器、正交數(shù)字相敏檢波器、數(shù)字低通濾波器、輸出通道、輔助輸入通道、輸出 微處理器、輔助輸出通道和微控制器部分。其中信號(hào)的輸入通道與ALIA 相同,只不過是交流放大 必需保證轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)時(shí)有足夠大的幅值??够殳B濾波器是模擬信號(hào)數(shù)字化之前所要考慮的,其 作用是濾除不需要的頻率信號(hào),并將要數(shù)字化的信號(hào)在不失真前提下將其頻率上限限制在采樣頻率 的一半以下,避免ADC 的信號(hào)出現(xiàn)虛假信號(hào),即主ADC 的采樣頻率必須滿足采樣定律。被轉(zhuǎn)換 后的數(shù)字信號(hào)被送入數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)中,依據(jù)一定的算法完成相敏檢波器的功能,再通過 數(shù)字低通濾波器后獲取差頻后的直流信號(hào)。
參考通道以信號(hào)輸入通道相同的采樣速率提供數(shù)字相敏 檢波器所需要的相位信息,參考輸入通道同樣有內(nèi)部和外部參考信號(hào)兩種。在外部參考信號(hào)模式下, 輸入的模擬參考信號(hào)或邏輯電平,被一個(gè)DSP單元采用數(shù)字鎖相環(huán)算法測量其頻率,并產(chǎn)生所需 要的相位信號(hào)。在內(nèi)部參考信號(hào)的模式下,只需要給參考 DSP 單元輸入所需要的參考信號(hào)頻率值, 就可以在所選定的頻率上產(chǎn)生數(shù)字相敏檢波處理單元所需要的相位信號(hào),這種方式不需要外部參考 信號(hào)和ALIA所需要的相位鎖相環(huán),因此不需要時(shí)間鎖相就可直接輸出相位信號(hào),降低了相位噪聲。
參考通道中的n 倍頻器不僅可以在與輸入信號(hào)相同的頻率上進(jìn)行鎖相,而且還可以在輸入信號(hào)的n 倍諧頻上進(jìn)行鎖相檢測,這在俄歇光譜學(xué)等領(lǐng)域中是非常有用的,但是n 倍頻后*大頻率是受*****頻率限制的。參考信號(hào)處理單元也可實(shí)現(xiàn)數(shù)字參考相移,其精度可達(dá)到毫度。同相相位和正交 相位信號(hào)在數(shù)字處理單元中一般通過查詢的方式實(shí)現(xiàn),可以使同相相位信號(hào)和正交相位信號(hào)同時(shí)提
供給兩個(gè)數(shù)字解調(diào)器,使輸出的兩個(gè)分量能同步輸出。輸出通道中的數(shù)字低通濾波器,可以減小模 擬濾波器的截止頻率不穩(wěn)定所造成的誤差。輸出DAC 將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出,輸出處理單元可以通過和的平方根算法和除法算法計(jì)算出被測信號(hào)的幅值和相位。輸出微處理器可以對(duì)從輔 助ADC 的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行必要的運(yùn)算,在通過DAC 轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出或數(shù)字顯示。另外DLIA 還包括一個(gè)微控制器,該微處理器有輔助數(shù)字輸出、數(shù)字顯示,鍵盤通訊,IEEE-488通訊和RS233 通訊功能。
與ALIA 相比,DLIA有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)由于DLIA 在輸出通道中沒有直流放大器,可以避免直流放大器的工作特性隨時(shí)間變化 的不穩(wěn)定性和由于溫度變化引起的溫度漂移帶來的干擾,這是ALIA 不可解決的問題之一;
(2)DLIA的內(nèi)部晶振時(shí)鐘源隨時(shí)間和溫度變化小,用這種穩(wěn)定性高的時(shí)鐘源來做調(diào)制信號(hào)和 參考信號(hào)能降低參考信號(hào)的不穩(wěn)定所帶來的誤差,同時(shí)在內(nèi)部參考模式中,數(shù)字信號(hào)處理單元能在 *短時(shí)間甚至能不需要延時(shí)就能完成鎖相功能,尤其在頻率掃描測量中有其明顯的優(yōu)點(diǎn);
(3)如果被測信號(hào)有較強(qiáng)的正交性,采用DLIA 的高性能的正交解調(diào)技術(shù),使微弱信號(hào)檢測 精度能得到很大程度上的提高;
(4)隨著技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理單元的性價(jià)比提高,使DLIA 的性價(jià)比也得到相應(yīng)的提 高,數(shù)字鎖相技術(shù)將會(huì)更深入地影響未來的測量技術(shù)。