赵 玲，田小建，梁 磊，郑传涛，王一丁

（吉林大学 电子科学与工程学院，长春 130012）

基于自动频率跟踪的虚拟数字锁相放大器

赵 玲，田小建，梁 磊，郑传涛，王一丁

（吉林大学 电子科学与工程学院，长春 130012）

为避免传统设计中待测信号与参考信号之间的道间干扰，以及信号传输过程中引入的噪声，设计了一种基于LabVIEW开发平台的虚拟数字锁相放大器（DLIA：Digital Lock-In Amplifer）。通过引入自动频率跟踪模块，大大降低了待测信号与参考信号频率的失配程度。同时，在经典的正交相敏检波算法基础上，通过对输出信号进行优化处理，得到了良好的输出波形。实验结果显示，待测信号的信噪比RSNR可小于－20dB，可检测的最小幅值达10μV，自动频率跟踪模块的锁频误差小于0.02%，信号幅值的测量误差小于0.05%。该设计的自动频率跟踪能力的虚拟DLIA具有良好的测量稳定性。

信号检测；数字锁相放大器；自动频率跟踪；虚拟仪器

0 引 言

微弱信号检测技术是发展高新技术、探索和发现新的自然规律的重要手段［1］。自1962年第一台锁相放大器（LIA：Lock-In Amplifier）问世以来，微弱信号检测技术得到突破性发展，推动了基础科学和工程技术的进步［2］。早期的LIA由模拟电路构成，随着数字技术的发展，已由模数混合的锁相放大器发展为数字锁相放大器（DLIA：Digital Lock-In Amplifier）［3］。DLIA采用数字乘法器和数字滤波器代替模拟器件，在动态范围、线性失真、噪声以及零点漂移等方面已远优于模拟器件［4］。特别是基于PC的系统级模块化DLIA，其最大优势在于核心数字处理单元是由资源丰富、功能强大的CPU构成，各种应用软件在操作系统平台上运行，且算法设计不受硬件资源的限制，大大提高了DLIA的灵活性［5］。……