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基于超导量子干涉器的磁通传感器应用研究

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第一章 绪论

1.1 超导量子干涉器的概念

1.2 课题背景及意义

1.3.1 超导量子干涉器国外发展动态

1.3.2 超导量子干涉器国内发展动态

1.4 论文的主要研究工作

第二章 SQUID的基本原理

2.1.1 磁感应强度

2.1.2 磁通

2.1.3 磁场强度

2.2 约瑟夫森效应

2.2.1 约瑟夫森方程

2.2.2直流约瑟夫森效应

2.2.3交流约瑟夫森效应

2.3 磁通量子化现象

2.4 SQUID的工作原理

2.4.1DC SQUID的工作原理

2.4.2RF SQUID工作原理

2.5.1磁通锁定电路及其读出电路

2.5.2DC SQUID反馈系统

2.5.3RF SQUID耦合谐振电路

2.6 本章小结

第三章 磁通传感器系统设计实现

3.1磁通传感器系统射频电路设计

3.1.1 低噪声前置放大器电路设计

3.1.2 带通滤波器电路设计

3.1.3 乘法器电路设计

3.1.4 低通滤波器电路设计

3.1.5 低频放大器电路设计

3.1.6 本振电路设计

3.1.7 衰减器电路设计

3.2 模拟调制板电路设计

3.3 磁通传感器系统数字控制部分设计

3.3.1 锁相环控制模块

3.3.2 数控衰减器控制模块

3.4 磁通传感器系统PCB设计

3.5 本章小结

第四章 磁通传感器系统测试

4.1 磁通传感器系统实物说明

4.2 磁通传感器系统指标测试

4.2.1射频信号源测试

4.2.2 噪声系数测试

4.2.3 放大器增益测试

4.2.4 模拟调制板测试

4.2.5 低通滤波器测试

4.2.6 低频放大器测试

4.2.7 调制解调测试

4.3 基于SDUID的磁通传感器测试

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 后期工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果

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摘要

众所周知,对潜入一定海区的敌潜艇进行探测搜索是国防的重点。目前探潜技术主要有声纳、红外以及磁异常探测等,前两者在复杂的水文地质条件下极易受到干扰,而磁异常探测在此条件下具有很强的抗干扰能力。利用超导量子干涉器(Superconducting quantum interference device,简称SQUID)作为磁探测传感器,是目前已知灵敏度最高的磁测设备,在水下磁异常探测也有突出的应用。 本文首先介绍了SQUID的基本概念、研究背景以及其国内外的发展动态;然后对SQUID的理论依据和电路工作原理进行了解释说明;接着给出了基于SQUID的磁通传感器的总体方案,对磁通传感器电路的设计和实现进行了详细的介绍,主要包括磁通传感器射频部分、模拟调制板电路和数字控制部分;最后,对整个磁通传感器系统进行测试分析。 磁通传感器射频部分主要对一些关键模块设计进行介绍,包括低噪声前置放大电路、带通滤波电路、乘法器电路、本振电路、低通滤波电路、低频放大电路及衰减器电路等。为了模拟谐振回路输出已调信号,与磁通传感器电路联调以验证传感器电路是否功能正常,特别设计了模拟调制板电路。其包括了调制信号发生器、乘法器、带通滤波器以及衰减器等电路。数字控制部分主要包括锁相环和衰减器两部分。 通过后期的实测得出结果:系统噪声系数在1~2dB之间;本振输出350MHz~600MHz范围内功率在-0.59~-0.1dBm之间,其中在450MHz频点处相位噪声为-126.11dBc/Hz@100kHz,杂散抑制大于64dBc;前级放大器增益最高可达近60dB;乘法器解调工作正常;低通滤波通带在802.55kHz以下。在暗室液氮环境下,通过与谐振回路探头相连测得三角波结果。且通过改变进入探头磁通量、反馈电阻值、偏置信号功率等验证了其对系统性能的影响与理论预测相符合。

著录项

  • 作者

    冯敏;

  • 作者单位

    电子科技大学;

  • 授予单位 电子科技大学;
  • 学科 电子与通信工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 敬守钊;
  • 年度 2019
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 U67;TN9;
  • 关键词

    超导量子干涉器; 磁通; 传感器;

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