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0引言

作为锁定静磁场的工作的重要组成部分，锁通道接收机对高分辨核磁共振波谱仪(NuclearMagneticResonanceSpectrome—ter，NMRSpectrometer)具有重要意义。从控制系统的角度观察，接收机相当于闭环控制系统中的反馈控制机构。该机构接收了来自锁场系统氘核的核磁共振信号，并经过处理后获得锁误差信号，然后经过处理后送入锁场探头，用于补偿静磁场漂移。

同传统的锁场接收机不同，数字化的接收机取消了原有的一些检波、放大等独立设备，并集成人数字中频子系统内部中。另一方面，采用数字化接收机后能够很好地避免直流、低频调制信号的干扰，并且实部和虚部信号具有完全的正交性-2J。因此采用数字化方式不仅极大简化了系统结构，而且在一定程度上提高了接收机的性能。

课题采用FPGA芯片作为系统控制核心，利用DDS电路获得接收机本振信号，并通过数字中频子系统对输入信号进行处理，获得锁误差数字信号。该数字信号经过预处理后，通过高精度的D／A转换获得锁误差模拟量信号，并直接送入补偿线圈用于补偿静磁场漂移，达到闭环控制的目的。这种数字化方式使整个锁通道系统被集成于一块电路板中，简化了系统设计，提高了系统的灵活性和核磁共振波谱仪的数字化能力，并为将来研制800MHz波谱仪提供了参考。

1接收机数字化方案设计

和传统的接收机方式不同，数字化主要的特点主要体现在接收本振信号、中频以及反馈控制的数字化。图1给出了锁场数字化接收机功能框图。其中中频数字子系统完成大部分工作，利用数字正交检波的方式，直接输出实部和虚部的数字信号。另外，在该结构中，数字中频子系统并不是直接向DAC输出数字信号，而是先将锁误差信号送入FPGA，然后通过FPGA对来自数字中频子系统的数字锁误差信息进行转换，使得输出的锁误差的数字格式可以被DAC接收。最后通过双路DAC将锁信号的实部和虚部转换成模拟量输出，精度可达到10ppm．

核磁共振波谱仪只有一个时钟晶振，其余时钟信号均在此基础上获得。锁通道从背板获得10MHz和40MHz时钟信号均来自经过处理后的核磁共振波谱仪时钟信号。FPGA的时钟是经过处理后的40MHz信号，另外的10MHz时钟信号作为DAC芯片时钟。