核磁共振波谱仪的接收器设计

摘要

核磁共振技术利用了处于磁场中的核磁矩吸收特定频率的射频场会发生能级跃迁的原理,因此其研究对象是微观的原子核及原子核系统。核磁共振波谱仪是用来观测核磁共振信号的仪器,相比于传统的观测手段,其具有对观测对象无伤害、不破坏物体内部机构、准确率高等优点。因此被广泛应用于工农业、能源和医疗等领域,所以对核磁共振波谱仪研究的重要性不言而喻。
　　探头是核磁共振波谱仪最重要的一个部分,主要功能是发射激励信号并使被测样品产生共振,该共振信号是载有样品信息的正弦调幅信号,同时接收该核磁共振信号以分析样品内部结构。
　　本文设计了一个用于接收核磁共振信号的双变频超外差结构探头接收机,采用两次变频结构是为了可以更好的抑制其镜像频率,提高信噪比。接收机的接收频率范围在10MHz~50MHz之间,同时要求针对核磁共振波谱仪的发射机指标使其接收灵敏度达到-90dBm,动态范围为-90dBm~-30dBm。在完成接收机系统的过程中,作者主要做了以下工作:
　　1.搜集核磁共振波谱仪相关资料,研究了核磁共振的基本原理。提出了核磁共振信号的检测方法和最终采纳方案。
　　2.深入学习了接收机技术,重点研究了锁相环电路(PLL)作为本振源的电路设计。分析比较了不同结构接收机的优劣,并最终采用超外差方案。设计了接收机系统的原理图,生成了PCB版图,并最终完成各个模块的实物。
　　3.对接收机的子电路和整体电路分别进行测试,并对测试结果进行分析改进。最终设计的接收机指标为:动态范围-80dBm~-30dBm,接收灵敏度-80dBm,中频抑制度大于60dB。

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第一章 绪论

1.1核磁共振技术的研究背景和意义

1.2核磁共振技术的国内外研究历史与现状

1.3 本论文的结构安排

第二章 核磁共振波谱仪原理

2.1 核磁共振原理

2.2 核磁共振信号的检测

2.3 核磁共振波谱仪的分类

第三章 探头接收机设计

3.1 探头的总体结构

3.2 发射机技术指标

3.3 接收机的整体设计

3.4 接收机的具体功能模块电路设计

第四章 探头接收机测试

4.1 接收机主要电路模块的测试

4.2 接收机的整体测试

第五章 总结

5.1 全文工作总结

5.2 后续工作

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的成果