RU2569485C2 - Coherent superheterodyne electron paramagnetic resonance spectrometer - Google Patents
Coherent superheterodyne electron paramagnetic resonance spectrometer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2569485C2 RU2569485C2 RU2013153277/28A RU2013153277A RU2569485C2 RU 2569485 C2 RU2569485 C2 RU 2569485C2 RU 2013153277/28 A RU2013153277/28 A RU 2013153277/28A RU 2013153277 A RU2013153277 A RU 2013153277A RU 2569485 C2 RU2569485 C2 RU 2569485C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- signal
- input
- generator
- frequency
- Prior art date
Links
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при изготовлении спектрометров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).The invention relates to technical physics and can be used in the manufacture of electron paramagnetic resonance (EPR) spectrometers.
Известен спектрометр ЭПР (Guy Rogeret al. Use of a digital PLL in an ESR heterodyne spectrometer // T. Phys R: Sci Instrum, 1981, v.14, p.335-338), содержащий гетеродинный и сигнальный генераторы СВЧ, смесители опорного и сигнального каналов, циркулятор с измерительным резонатором, измерительный аттенюатор. СВЧ-фазовращатель, частотный дискриминатор на основе эталонного высокодобротного резонатора, модуляционную систему автоподстройки частоты сигнального генератора СВЧ, усилители промежуточной частоты (УПЧ) опорного и сигнального каналов, синхронный детектор промежуточной частоты, систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) гетеродинного генератора с высокостабильным опорным источником промежуточной частоты и переключатель режимов работы, причем выход гетеродинного генератора соединен с гетеродинным входом смесителя опорного канала и с фазовращателем, выход которого соединен с гетеродинным входом смесителя сигнального канала, выход сигнального генератора соединен с сигнальным входом смесителя опорного сигнала, входом частотного дискриминатора и входом измерительного аттенюатора, первое плечо циркулятора соединено с выходом измерительного аттенюатора, второе с измерительным резонатором, а третье с сигнальным входом смесителя сигнального канала, выход смесителя сигнального канала соединен с входом УПЧ сигнального канала, а его выход с сигнальным входом синхронного детектора промежуточной частоты, выход смесителя опорного канала соединен с входом системы фазовой автоподстройки гетеродинного генератора СВЧ и с входом УПЧ опорного канала, выход УПЧ опорного канала соединен с опорным входом синхронного детектора промежуточной частоты, вход модуляционной системы автоподстройки частоты через переключатель режимов работы соединен либо с выходом частотного дискриминатора, либо с выходом синхронного детектора промежуточной частоты, а ее выход соединен с управляющим электродом сигнального генератора, выход системы фазовой автоподстройки гетеродинного генератора СВЧ соединен с его управляющим электродом.Known EPR spectrometer (Guy Rogeret al. Use of a digital PLL in an ESR heterodyne spectrometer // T. Phys R: Sci Instrum, 1981, v.14, p.335-338), containing microwave heterodyne and signal generators, reference mixers and signal channels, a circulator with a measuring resonator, a measuring attenuator. A microwave phase shifter, a frequency discriminator based on a reference high-Q resonator, a modulation system for auto-tuning the frequency of the microwave signal generator, intermediate frequency amplifiers (IFA) of the reference and signal channels, a synchronous intermediate frequency detector, a phase-locked loop (PLL) of a heterodyne generator with a highly stable reference source of intermediate frequency and an operating mode switch, wherein the output of the local oscillator is connected to the local oscillator input of the reference mixer ala and with a phase shifter, the output of which is connected to the heterodyne input of the signal channel mixer, the output of the signal generator is connected to the signal input of the reference signal mixer, the input of the frequency discriminator and the input of the measuring attenuator, the first arm of the circulator is connected to the output of the measuring attenuator, the second to the measuring resonator, and the third with the signal input of the signal channel mixer, the output of the signal channel mixer is connected to the input of the IF signal channel, and its output with the signal input syn intermediate frequency detector, the output of the reference channel mixer is connected to the input of the phase-locked loop system of the heterodyne microwave generator and to the input of the IF amplifier of the reference channel, the output of the IF amplifier of the reference channel is connected to the reference input of the intermediate frequency synchronous detector, the input of the frequency-modulation system via the mode switch is connected to either the output of the frequency discriminator, or with the output of a synchronous detector of an intermediate frequency, and its output is connected to the control electrode of the signal generator of yield heterodyne phase locked microwave generator system is connected to its control electrode.
Однако этот спектрометр сложен в настройке, что связано с необходимостью подбора нужных фазовых соотношений при помощи регулируемого СВЧ-фазовращателя для каждой установки измерительного аттенюатора, обладает недостаточной стабильностью, связанной с независимостью настройки потенциально нестабильных СВЧ-фазовращателя и измерительного аттенюатора, и недостаточной разрешающей способностью, что связано с использованием модуляционной системы автоподстройки частоты, снижающей спектральную чистоту СВЧ сигнала, но необходимой при непостоянных фазовых соотношениях, в устройстве для различных установок измерительного аттенюатора.However, this spectrometer is difficult to configure, which is associated with the need to select the required phase relations using an adjustable microwave phase shifter for each installation of the measuring attenuator, has insufficient stability associated with the independence of the settings of the potentially unstable microwave phase shifter and measuring attenuator, and insufficient resolution, which due to the use of a modulation system of automatic frequency control, which reduces the spectral purity of the microwave signal, but necessary when standing phase relationships, in a device for measuring various settings of the attenuator.
Наиболее близким к изобретению является спектрометр ЭПР (Патент РФ №1739751, МПК6 G01N 24/10, опубликован 10.10.1995), содержащий сигнальный и гетеродинный генераторы СВЧ, измерительный резонатор, смесители опорного и сигнального каналов, циркулятор, измерительный резонатор, УПЧ опорного и сигнального каналов, два фазовых дискриминатора, высокостабильный опорный генератор, два синхронных детектора, два фазовращателя, третий смеситель, третий УПЧ, генератор гармоник, переключатель режимов работы и элемент перестройки резонансной частоты измерительного резонатора, а УПЧ опорного канала выполнен как нормирующий усилитель-формирователь, фазовращатели имеют фиксированный фазовый сдвиг.Closest to the invention is an EPR spectrometer (RF Patent No. 1739751, IPC 6 G01N 24/10, published 10.10.1995), containing a signal and heterodyne microwave generators, a measuring resonator, reference and signal channel mixers, a circulator, a measuring resonator, a reference and signal channels, two phase discriminators, a highly stable reference oscillator, two synchronous detectors, two phase shifters, a third mixer, a third IF amplifier, a harmonic generator, a mode switch and an element for tuning the resonant frequency meter resonator, and the OPC of the reference channel is designed as a normalizing amplifier-driver, phase shifters have a fixed phase shift.
Недостатком устройства является необходимость предварительной установки фиксированного фазового сдвига в первом фазовращателе, обеспечивающем точное разделение квадратурных компонент сигнала на выходах синхронных детекторов. Такая установка затруднительна, поскольку не только разные экземпляры устройства будут иметь различные задержки сигнала (сдвиги фаз) вследствие естественного разброса параметров компонентов, но и изменения в плече измерительного резонатора, вызванные требованиями эксперимента, также будут сказываться на задержке сигнала. Более того, существуют прогрессивные схемотехнические решения, позволяющие добиться высоких параметров устройства, но имеющие особенность - неопределенность установившейся фазы на угол π. Таким образом, правильный сдвиг фаз в таком устройстве придется подбирать вручную, что не обеспечит необходимой точности, повторяемости и усложнит эксплуатацию устройства.The disadvantage of this device is the need for pre-installation of a fixed phase shift in the first phase shifter, providing accurate separation of the quadrature components of the signal at the outputs of synchronous detectors. Such an installation is difficult, since not only different instances of the device will have different signal delays (phase shifts) due to the natural dispersion of the parameters of the components, but also changes in the arm of the measuring resonator caused by the experimental requirements will also affect the signal delay. Moreover, there are progressive circuitry solutions that make it possible to achieve high device parameters, but having the peculiarity - the uncertainty of the steady phase at an angle π. Thus, the correct phase shift in such a device will have to be selected manually, which will not provide the necessary accuracy, repeatability and complicate the operation of the device.
Задача изобретения - обеспечение возможности однозначного, в том числе автоматического, задания сдвига фазы первым фазовращателем, приводящего к точному разделению квадратурных компонент сигнала.The objective of the invention is the possibility of unambiguous, including automatic, setting the phase shift by the first phase shifter, leading to the exact separation of the quadrature components of the signal.
Поставленная задача достигается за счет того, что когерентный супергетеродинный спектрометр ЭПР, включающий гетеродинный и сигнальный генераторы СВЧ, смесители опорного и сигнального каналов, циркулятор с измерительным резонатором и элементом перестройки резонансной частоты измерительного резонатора, измерительный аттенюатор, усилители промежуточной частоты (УПЧ) опорного и сигнального каналов, два фазочастотных дискриминатора с фильтрами на выходах, два синхронных детектора промежуточной частоты (ПЧ), генератор гармоник, третий смеситель, третий УПЧ, два фазовращателя ПЧ, опорный генератор и двухполюсный трехпозиционный переключатель режимов работ, причем выход гетеродинного генератора соединен с гетеродинными входами смесителей опорного и сигнального каналов, выход сигнального генератора соединен с входом измерительного аттенюатора, первое плечо циркулятора соединено с выходом измерительного аттенюатора, второе с измерительным резонатором, третье с сигнальным входом смесителя сигнального канала, выход которого соединен с входом УПЧ сигнального канала, а его выход с сигнальными входами синхронных детекторов ПЧ, выход смесителя опорного канала соединен с входом УПЧ опорного канала, а его выход с одним из входов первого фазочастотного дискриминатора и входом первого фазовращателя, выход первого фазочастотного дискриминатора системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) гетеродинного генератора соединен с управляющим его частотой электродом, сигнальный вход смесителя опорного канала соединен с выходом измерительного аттенюатора, вход генератора гармоник соединен с выходом высокостабильного опорного генератора ПЧ, а выход с опорным входом третьего смесителя, сигнальный вход которого соединен с выходом сигнального генератора СВЧ, выход третьего смесителя соединен с входом третьего УПЧ, выход которого соединен с одним из входов второго фазового дискриминатора, другой вход которого соединен с выходом высокостабильного опорного генератора ПЧ, второй вход первого фазочастотного дискриминатора соединен с выходом высокостабильного опорного генератора ПЧ, а опорный вход второго синхронного детектора ПЧ соединен с выходом второго фазовращателя ПЧ, вход которого соединен с выходом первого фазовращателя и опорным входом первого синхронного детектора ПЧ, первый и второй переключаемые контакты первой секции переключателя соединены с выходом второго фазочастотного дискриминатора, третий переключаемый контакт первой секции соединен с первым переключаемым контактом второй секции и с выходом второго синхронного детектора, общий контакт второй секции соединен с элементом перестройки резонансной частоты измерительного резонатора, а УПЧ опорного канала выполнен в виде нормирующего усилителя-формирователя напряжения, при этом второй фазовращатель ПЧ выполнен с фиксированным фазовым сдвигом, составляющим ±π/2, согласно изобретению дополнительно содержит устройство суммирования напряжений, генератор модуляции, синхронный детектор, фазовращатель сигнала модуляции и двухпозиционный переключатель, а первый фазовращатель выполнен управляемым, причем один из входов устройства суммирования напряжений соединен с общим контактом первой секции двухполюсного переключателя, второй - с общим контактом двухпозиционного переключателя, а выход - с управляющим частотой электродом сигнального генератора СВЧ, выход генератора модуляции соединен с одним из переключаемых контактов двухпозиционного переключателя и со входом фазовращателя сигнала модуляции, выход которого соединен с опорным входом дополнительного синхронного детектора, сигнальный вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора, частота сигнала генератора модуляции меньше граничной частоты полосы пропускания. петли ФАПЧ гетеродинного генератора, но больше граничной частоты полосы пропускания петли ФАПЧ сигнального генератора.The task is achieved due to the fact that the EPR coherent superheterodyne spectrometer, including microwave heterodyne and signal generators, reference and signal channel mixers, a circulator with a measuring resonator and an element for tuning the resonant frequency of the measuring resonator, a measuring attenuator, and intermediate frequency amplifiers (IF) of the reference and signal channels, two phase-frequency discriminators with filters at the outputs, two synchronous intermediate frequency (IF) detectors, a harmonic generator, the third one a carrier, a third IF amplifier, two IF phase shifters, a reference oscillator and a bipolar three-position mode switch, the output of the local oscillator connected to the heterodyne inputs of the mixers of the reference and signal channels, the output of the signal generator connected to the input of the measuring attenuator, the first arm of the circulator connected to the output of the measuring attenuator, the second with a measuring resonator, the third with the signal input of the mixer of the signal channel, the output of which is connected to the input of the IF signal channel, and e the output with the signal inputs of the synchronous IF detectors, the output of the reference channel mixer is connected to the input of the reference channel's IF amplifier, and its output is connected to one of the inputs of the first phase-frequency discriminator and the input of the first phase shifter, the output of the first phase-frequency discriminator of the phase locked loop (PLL) of the local oscillator is connected to the electrode controlling its frequency, the signal input of the reference channel mixer is connected to the output of the measuring attenuator, the input of the harmonic generator is connected to the output of the high-stability of the reference IF generator, and the output with the reference input of the third mixer, the signal input of which is connected to the output of the microwave signal generator, the output of the third mixer is connected to the input of the third IF, the output of which is connected to one of the inputs of the second phase discriminator, the other input of which is connected to the output of the highly stable reference IF generator, the second input of the first phase-frequency discriminator is connected to the output of the highly stable reference IF generator, and the reference input of the second synchronous IF detector is connected to the output the second IF phase shifter, the input of which is connected to the output of the first phase shifter and the reference input of the first synchronous IF detector, the first and second switch contacts of the first section of the switch are connected to the output of the second phase-frequency discriminator, the third switch contact of the first section is connected to the first switch contact of the second section and to the output of the second synchronous detector, the common contact of the second section is connected to the tuning element of the resonant frequency of the measuring resonator, and the amplifier has a reference channel nen in the form of a normalizing amplifier-voltage driver, while the second IF phase shifter is made with a fixed phase shift of ± π / 2, according to the invention further comprises a voltage summing device, a modulation generator, a synchronous detector, a modulation signal phase shifter and a two-position switch, and the first phase shifter made controllable, and one of the inputs of the voltage summing device is connected to the common contact of the first section of the bipolar switch, the second to the common circuit the volume of the on-off switch, and the output with the control frequency of the electrode of the microwave signal generator, the output of the modulation generator is connected to one of the switched contacts of the on-off switch and to the input of the phase shifter of the modulation signal, the output of which is connected to the reference input of an additional synchronous detector, the signal input of which is connected to the output of the second synchronous detector, the frequency of the modulation generator signal is less than the cutoff frequency of the passband. PLL loops of the local oscillator, but more than the cutoff frequency of the passband of the PLL loop of the signal generator.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема когерентного супергетеродинного спектрометра ЭПР.The invention is illustrated by the drawing, which shows a block diagram of a coherent superheterodyne EPR spectrometer.
Устройство содержит сигнальный 1 и гетеродинный 2 генераторы СВЧ, измерительный аттенюатор 3, смеситель опорного 4 и сигнального 5 каналов, циркулятор 6, измерительный резонатор 7 с элементом перестройки его резонансной частоты 8, УПЧ опорного 9 и сигнального 10 каналов, фазовые дискриминаторы 11 и 12, высокостабильный опорный генератор ПЧ 13, синхронные детекторы 14 и 15, фазовращатель ПЧ на (±π/2) 16, третий смеситель 17, третий УПЧ 18, генератор гармоник 19, трехпозиционный переключатель режимов работы 20, управляемый фазовращатель 21, устройство суммирования напряжений 22, двухпозиционный переключатель 23, генератор модуляции 24, дополнительный синхронный детектор 25 и фазовращатель сигнала модуляции 26.The device contains a signal 1 and heterodyne 2 microwave generators, a measuring attenuator 3, a mixer of reference 4 and a signal of 5 channels, a circulator 6, a measuring resonator 7 with an element for tuning its resonant frequency 8, an amplifier of reference 9 and a signal of 10 channels, phase discriminators 11 and 12, highly stable reference IF generator 13, synchronous detectors 14 and 15, IF phase shifter at (± π / 2) 16, third mixer 17, third IF 18, harmonics generator 19, three-position mode switch 20, controlled phase shifter 21, summing device voltage 22, the on-off switch 23, the modulation generator 24, an additional synchronous detector 25 and a phase shifter of the modulation signal 26.
В положении «2» переключателя 23 на устройство суммирования напряжений 22 никакой дополнительный сигнал не поступает и работа устройства полностью соответствует описанию устройства-прототипа. В этом положении переключателя производятся измерения спектра ЭПР. Положение «1» переключателя 23 используется в режиме настройки правильных фазовых соотношений.In position "2" of the switch 23 to the device for summing voltages 22 no additional signal is received and the operation of the device is fully consistent with the description of the prototype device. In this switch position, the EPR spectrum is measured. The “1” position of the switch 23 is used in the correct phase relationship setting mode.
Для настройки правильных фазовых соотношений вначале переключатель 23 устанавливается в положение «2», переключатель 20 также переводится в положение «2», при котором происходит стабилизация частоты сигнального генератора в номинальном значении. Петля ФАПЧ гетеродинного генератора захвачена и обеспечивает когерентность колебаний. Производится подстройка резонансной частоты и согласование измерительного резонатора по критерию минимальной отраженной мощности СВЧ. Далее, переключатель 23 переводится в положение «1» и производится перестройка первого фазовращателя 21 до достижения максимального по модулю сигнала нужного знака на выходе дополнительного синхронного детектора 25. Найденный фазовый сдвиг фазовращателя обеспечивает точное разделение квадратурных компонент на выходах синхронных детекторов. Переключатель 23 переводится в положение «2» и ведется регистрация спектров ЭПР при любом желаемом положении переключателя 20.To set the correct phase relationships, the switch 23 is first set to the “2” position, the switch 20 is also set to the “2” position, at which the frequency of the signal generator is stabilized in the nominal value. The PLL loop of the local oscillator is captured and provides oscillation coherence. The resonant frequency is adjusted and the measuring resonator is matched according to the criterion of the minimum reflected microwave power. Next, the switch 23 is moved to the “1” position and the first phase shifter 21 is tuned to achieve the maximum modulus of the desired sign at the output of the additional synchronous detector 25. The found phase shift of the phase shifter ensures accurate separation of the quadrature components at the outputs of synchronous detectors. The switch 23 is moved to position "2" and the EPR spectra are recorded at any desired position of the switch 20.
Описанное выше поведение устройства поясняется ниже.The device behavior described above is explained below.
При работе петли ФАПЧ, стабилизирующей частоту сигнального генератора на номинальном значении ω0, на управляющем частотой генератора электроде присутствует напряжение, соответствующее генерации сигнала на этой частоте. В положении переключателя 23 «1» сигнал генератора модуляции поступает на устройство суммирования напряжений 22 и далее на управляющий частотой электрод сигнального генератора 1. Если частота генератора модуляции превышает граничную частоту петли ФАПЧ этого генератора, то сигнал модуляции не отрабатывается и вызывает частотную модуляцию сигнала генератора 1 вблизи значения номинальной частоты. Этот сигнал имеет мгновенную частотуWhen the PLL loop stabilizes the frequency of the signal generator at a nominal value of ω 0 , a voltage corresponding to the generation of the signal at this frequency is present at the electrode control frequency of the generator. In the position of the switch 23 "1", the signal of the modulation generator is supplied to the voltage summing device 22 and then to the frequency control electrode of the signal generator 1. If the frequency of the modulation generator exceeds the cut-off frequency of the PLL loop of this generator, the modulation signal is not processed and causes frequency modulation of the signal of generator 1 near the rated frequency value. This signal has an instantaneous frequency.
где Δω - девиация частоты сигнала при модуляции,where Δω is the frequency deviation of the signal during modulation,
Ω - частота модуляции, а φ - начальная фаза.Ω is the modulation frequency, and φ is the initial phase.
Поскольку полная фаза ψ(t)является интегралом от мгновенной частоты ω(t), то, опуская несущественные в данном случае начальные фазы, получимSince the total phase ψ (t) is an integral of the instantaneous frequency ω (t), then, omitting the initial phases that are insignificant in this case, we obtain
где 
Таким образом, при частотной модуляции сигнал сигнального генератора 1 имеет видThus, with frequency modulation, the signal of the signal generator 1 has the form
Такой частотно-модулированный сигнал подается на измерительный резонатор, коэффициент отражения которого имеет видSuch a frequency-modulated signal is fed to a measuring resonator, the reflection coefficient of which has the form
гдеWhere
β=Qu/Qr - коэффициент связи резонатора;β = Q u / Q r is the coupling coefficient of the resonator;
Qu - ненагруженная добротность резонатора;Q u is the unloaded Q factor of the resonator;
Qr - радиационная добротность резонатора;Q r - radiation Q-factor of the resonator;
ω - частота падающего сигнала;ω is the frequency of the incident signal;
ω0r - собственная частота резонатора;ω 0r is the natural frequency of the resonator;
Для малых расстроек (ω-ω0r)/ω0r<<1 и связи, близкой к критической β≅1, с точностью до первого порядка по малым величинам, получимFor small detunings (ω-ω 0r ) / ω 0r << 1 and a bond close to the critical β≅1, up to the first order in small quantities, we obtain
Отраженный от резонатора сигнал имеет видThe signal reflected from the resonator has the form
Полагая m<<1, имеем с точностью до первого порядка по mAssuming m << 1, we have up to first order in m
и, с учетом (1) и (2), получимand, taking into account (1) and (2), we obtain
где δω=ω0-ω0r - неточность настройки измерительного резонатора на центральную частоту сигнального генератора.where δω = ω 0 -ω 0r is the inaccuracy of tuning the measuring resonator to the center frequency of the signal generator.
Раскрывая скобки и ограничиваясь членами первого порядка по малым величинамOpening brackets and restricting ourselves to first-order terms in small quantities
Это означает, что при настройке измерительного резонатора, близкой к средней частоте сигнального генератора, и связи, близкой к критической, первая гармоника частоты модуляции будет присутствовать только на одном из двух квадратурных сигналов с выходов синхронных детекторов ПЧ, а именно, на выходе, несущем сигнал, пропорциональный дисперсии и расстройке резонатора (~sin(ω0t)). Для выделения сигнала первой гармоники применен синхронный детектор 25, на опорный вход которого через дополнительный фазовращатель 26 подается сигнал с генератора модуляции. Цель включения дополнительного фазовращателя 26 поясняется следующим рассмотрением.This means that when tuning the measuring resonator close to the average frequency of the signal generator and the coupling close to critical, the first harmonic of the modulation frequency will be present only on one of the two quadrature signals from the outputs of synchronous IF detectors, namely, the output carrying the signal proportional to the dispersion and detuning of the resonator (~ sin (ω 0 t)). To isolate the signal of the first harmonic, a synchronous detector 25 is applied, to the reference input of which a signal from the modulation generator is supplied through an additional phase shifter 26. The purpose of including an additional phase shifter 26 is illustrated by the following consideration.
Выделение на выходе синхронного детектора 15 чистого сигнала дисперсии и, соответственно, полное его отсутствие на выходе синхронного детектора 14, что и является целью настройки, происходит при двух значениях фазового сдвига фазовращателем 21, различающихся на π. Однако только одно из этих значений соответствует формированию отрицательной обратной связи при замыкании петли автоматического регулирования частоты. В процедуре настройки это соответствует необходимости не только максимизации амплитуды регистрируемого сигнала на частоте модуляции, но и выбору правильной фазы из двух возможных альтернатив. Выходной сигнал синхронного детектора 25 при детектировании сигнала на частоте модуляции пропорционален выражениюThe selection at the output of the synchronous detector 15 of the pure dispersion signal and, accordingly, its complete absence at the output of the synchronous detector 14, which is the purpose of tuning, occurs at two phase shift values of the phase shifter 21, differing by π. However, only one of these values corresponds to the formation of negative feedback when the automatic frequency control loop closes. In the tuning procedure, this corresponds to the need not only to maximize the amplitude of the recorded signal at the modulation frequency, but also to select the correct phase from two possible alternatives. The output signal of the synchronous detector 25 when detecting a signal at a modulation frequency is proportional to the expression
где ϕ - аппаратно-зависимый набег фазы сигнала на частоте модуляции, аwhere ϕ is the device-dependent phase shift of the signal at the modulation frequency, and
ϑ - сдвиг фазы фазовращателем 26.ϑ - phase shift phase shifter 26.
В зависимости от значения разности (ϕ-ϑ) коэффициент передачи синхронного детектора (25) будет меняться от максимального по модулю отрицательного значения до максимального положительного. Фиксация сдвига фазы ϑ в определенном приемлемом значении снимает неоднозначность в нахождении правильного сдвига фазы фазовращателем 21, поскольку процедура подбора этого сдвига фазы сводится к нахождению такого ее значения, когда сигнал на выходе синхронного детектора 25 не только достигает максимального по модулю значения, но и имеет правильный знак.Depending on the difference value (ϕ-ϑ), the transfer coefficient of the synchronous detector (25) will vary from the maximum negative absolute value to the maximum positive value. Fixing the phase shift ϑ in a certain acceptable value removes the ambiguity in finding the correct phase shift with the phase shifter 21, since the procedure for selecting this phase shift is reduced to finding such a value when the signal at the output of the synchronous detector 25 not only reaches the maximum modulo value, but also has the correct sign.
Поскольку аппаратно-зависимый набег фазы сигнала на частоте модуляции постоянен для спектрометра, то оптимальное значение сдвига фазы ϑ может быть установлено один раз, например, при первичной настройке в процессе производства.Since the device-dependent phase shift of the signal at the modulation frequency is constant for the spectrometer, the optimal value of the phase shift ϑ can be set once, for example, during initial setup during production.
Таким образом, данная схема позволяет производить однозначную точную настройку необходимых для корректной работы фазовых соотношений при включении спектрометра, либо в любое желаемое время путем выполнения простого алгоритма, как в ручном, так и в автоматическом режиме.Thus, this scheme allows you to uniquely fine-tune the phase relationships necessary for the correct operation when the spectrometer is turned on, or at any desired time by performing a simple algorithm, both in manual and automatic mode.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013153277/28A RU2569485C2 (en) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | Coherent superheterodyne electron paramagnetic resonance spectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013153277/28A RU2569485C2 (en) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | Coherent superheterodyne electron paramagnetic resonance spectrometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013153277A RU2013153277A (en) | 2015-06-10 |
| RU2569485C2 true RU2569485C2 (en) | 2015-11-27 |
Family
ID=53285156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013153277/28A RU2569485C2 (en) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | Coherent superheterodyne electron paramagnetic resonance spectrometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2569485C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2756168C1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-09-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук (НИОХ СО РАН) | Bridge of x - and q - band pulsed epr spectrometer based on digital microwave synthesizer and semiconductor power amplifier |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU219862A1 (en) * | М. А. Рубан Институт полупроводников УССР | DEVICE FOR THE RESEARCH OF DOUBLE ELECTRON-NUCLEAR RESONANCE | ||
| US3532965A (en) * | 1967-03-15 | 1970-10-06 | Mikhail Alexandrovich Ruban | Apparatus for recording and observation of the spectra of the electron nuclear double resonance (endor) |
| US3909705A (en) * | 1972-08-02 | 1975-09-30 | Messrs Spectrospin Ag | Method of and device for recording spin resonance spectra |
| SU744310A1 (en) * | 1978-02-13 | 1980-06-30 | Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В.И.Ленина | Electronic paramagnetic resonance superheterodyne spectrometer |
| SU1739751A1 (en) * | 1990-03-30 | 1995-10-10 | Научно-исследовательский институт физики и прикладной математики при Уральском государственном университете им.А.М.Горького | Coherent superheterodyne spectrometer of electronic paramagnetic resonance |
-
2013
- 2013-11-29 RU RU2013153277/28A patent/RU2569485C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU219862A1 (en) * | М. А. Рубан Институт полупроводников УССР | DEVICE FOR THE RESEARCH OF DOUBLE ELECTRON-NUCLEAR RESONANCE | ||
| US3532965A (en) * | 1967-03-15 | 1970-10-06 | Mikhail Alexandrovich Ruban | Apparatus for recording and observation of the spectra of the electron nuclear double resonance (endor) |
| US3909705A (en) * | 1972-08-02 | 1975-09-30 | Messrs Spectrospin Ag | Method of and device for recording spin resonance spectra |
| SU744310A1 (en) * | 1978-02-13 | 1980-06-30 | Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В.И.Ленина | Electronic paramagnetic resonance superheterodyne spectrometer |
| SU1739751A1 (en) * | 1990-03-30 | 1995-10-10 | Научно-исследовательский институт физики и прикладной математики при Уральском государственном университете им.А.М.Горького | Coherent superheterodyne spectrometer of electronic paramagnetic resonance |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| G. Feher, "Sensitivity Considerations in Microwave Paramagnetic Resonance Absorption Techniques", The Bell System Technical Journal, 29.07.2013. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2756168C1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-09-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук (НИОХ СО РАН) | Bridge of x - and q - band pulsed epr spectrometer based on digital microwave synthesizer and semiconductor power amplifier |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013153277A (en) | 2015-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI443971B (en) | Cost effective low noise single loop microwave synthesizer and methods for calibrating and programming the same | |
| CN105187059B (en) | A kind of broadband Low phase noise local frequency combiner circuit and method | |
| US8258877B2 (en) | Feed-back and feed-forward systems and methods to reduce oscillator phase-noise | |
| JP6131191B2 (en) | Method and apparatus for reducing signal phase contamination | |
| RU2018101470A (en) | FREQUENCY SYNTHESIZER WITH ULTRA LOW PHASE NOISE | |
| US8975973B2 (en) | Oscillation frequency adjusting apparatus, oscillation frequency adjusting method, and wireless communication apparatus | |
| CN106067815B (en) | Frequency synthesizer based on DDS and fractional frequency division phase-locked loop | |
| TW201743563A (en) | Subsampling motion detector | |
| JP2016099630A (en) | Optical synthesizer tuning using fine and coarse optical frequency combs | |
| RU2569485C2 (en) | Coherent superheterodyne electron paramagnetic resonance spectrometer | |
| Chen et al. | A low phase noise microwave source for atomic spin squeezing experiments in 87Rb | |
| RU136578U1 (en) | Coherent superheterodyne spectrometer of electron paramagnetic resonance | |
| US20020176528A1 (en) | Frequency converter arrangement | |
| RU2548293C2 (en) | Coherent superheterodyne electron paramagnetic resonance spectrometer | |
| US6876261B2 (en) | Phase lock for synthesizer phase reference oscillator | |
| Buckmaster et al. | The application of phase-lock microwave frequency stabilizers to electron paramagnetic resonance spectrometers | |
| RU2579766C1 (en) | Coherent superheterodyne electron paramagnetic resonance spectrometer | |
| RU2378756C1 (en) | Quantum frequency standard | |
| RU152736U1 (en) | Coherent superheterodyne spectrometer of electron paramagnetic resonance | |
| RU2421738C1 (en) | Apparatus for measuring frequency deviation of frequency-modulated oscillations | |
| JP5560781B2 (en) | Frequency synthesizer and frequency synthesizer adjustment method | |
| RU2613566C1 (en) | Passive hydrogen frequency standard | |
| RU2614181C1 (en) | Coherent superheterodyne electron paramagnetic resonance spectrometer | |
| RU55234U1 (en) | FREQUENCY SYNTHESIS | |
| JP6556383B2 (en) | PLL circuit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151130 |