專利名稱：一種精密鑒相器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種精密鑒相器。
背景技術(shù)：
鑒相器是使輸出電壓與兩個(gè)輸入信號(hào)之間的相位差有確定關(guān)系的電路。表示其間 關(guān)系的函數(shù)稱為鑒相特性。目前，鑒相器是鎖相環(huán)的基本部件之一，也用于調(diào)頻和調(diào)相信號(hào) 的解調(diào)。相差檢測(cè)在多種應(yīng)用中均具有重要的作用，如電機(jī)控制，雷達(dá)與通信系統(tǒng)，伺服系 統(tǒng)以及解調(diào)器等。隨著鑒相器的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)鑒相器的精度要求也隨之提高。目前， 鑒相器多采用模擬比較器來進(jìn)行鑒向，這種原理的鑒相器輸出精度不高，很難滿足當(dāng)前高 精尖技術(shù)的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種輸出精度高的精密鑒相器。為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種精密鑒相器，包括數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊按照預(yù)設(shè)間隔時(shí)間分別采集第一輸入信號(hào)與第 二輸入信號(hào)，并將所述第一輸入信號(hào)與第二輸入信號(hào)發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊接收到所述數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送來的所述第一輸 入信號(hào)與第二輸入信號(hào)后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊接收到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送來的數(shù)字量后， 進(jìn)行存儲(chǔ)，并將該數(shù)字量轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，然后計(jì)算處理得到所述第一輸入信號(hào)與第二輸 入信號(hào)的相位角，并將該相位角發(fā)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊接收到所述數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送來的相位角后進(jìn) 行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的模擬量發(fā)送到數(shù)據(jù)輸出模塊；數(shù)據(jù)輸出模塊，所述數(shù)據(jù)輸出模塊接收到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送來的模擬量后進(jìn) 行輸出。進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括存儲(chǔ)單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元及計(jì)算單元，其中所述存儲(chǔ)單元接收到所述數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送來的數(shù)字量信號(hào)后進(jìn)行存儲(chǔ)；所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元按照預(yù)設(shè)周期從所述存儲(chǔ)單元中調(diào)用時(shí)域信號(hào)，并將該時(shí)域信 號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)后發(fā)送到所述計(jì)算單元；所述計(jì)算單元接收到所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元發(fā)送來的頻域信號(hào)后，進(jìn)行計(jì)算處理得到 所述第一輸入信號(hào)與第二輸入信號(hào)的相位角，并將該相位角發(fā)送到數(shù)據(jù)輸出模塊。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型采用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過數(shù)據(jù)處理模 塊進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，然后再將數(shù)字信號(hào)處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)予以輸出，由于數(shù)字信 號(hào)處理精度等級(jí)高，且容易控制，所以本實(shí)用新型的輸出結(jié)果精度等級(jí)高，并可根據(jù)實(shí)際需 要調(diào)整輸出數(shù)據(jù)精密度。[0016]2、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高，且成本低廉、可操作性強(qiáng)。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明

圖1示出了本實(shí)用新型一種精密鑒相器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括數(shù)據(jù)采集模塊1、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2、數(shù)據(jù)處理模塊3、數(shù) 模轉(zhuǎn)換模塊4及數(shù)據(jù)輸出模塊5。數(shù)據(jù)采集模塊1按照預(yù)設(shè)間隔時(shí)間定時(shí)分別采集第一輸入信號(hào)4與第二輸入信號(hào) 5，并將采集到的第一輸入信號(hào)6與第二輸入信號(hào)7發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2。該預(yù)設(shè)間隔時(shí)間根據(jù)實(shí)際需要確定，需要提高輸出速度，則提高間隔時(shí)間；需要提 高輸出精度，則降低間隔時(shí)間。對(duì)第一輸入信號(hào)6與第二輸入信號(hào)7的采集必須是同步的， 這樣才能避免產(chǎn)生計(jì)算誤差。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2接收到數(shù)據(jù)采集模塊1發(fā)送來的第一輸入信號(hào)6 與第二輸入信號(hào)7后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊3。使用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2可直接將第一輸入信號(hào)6與第二輸入信號(hào)7轉(zhuǎn)換為離散數(shù)字 量。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2可靠性高，便于制作和使用。本實(shí)用新型中，數(shù)據(jù)處理模塊3包括存儲(chǔ)單元31、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元32及計(jì)算單元 33。其中存儲(chǔ)單元31接收到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2發(fā)送來的數(shù)字量信號(hào)后進(jìn)行存儲(chǔ)。存儲(chǔ)頻率 與數(shù)據(jù)采集模塊1頻率相同。信號(hào)轉(zhuǎn)換單元32按照預(yù)設(shè)周期從存儲(chǔ)單元31中調(diào)用時(shí)域信號(hào)，并將該時(shí)域信號(hào) 轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)后發(fā)送到計(jì)算單元33。信號(hào)轉(zhuǎn)換單元32調(diào)用頻率根據(jù)實(shí)際需要確定，通常 遠(yuǎn)低于數(shù)據(jù)采集模塊1頻率。計(jì)算單元33接收到信號(hào)轉(zhuǎn)換單元32發(fā)送來的頻域信號(hào)后，進(jìn)行計(jì)算處理得到第 一輸入信號(hào)6與第二輸入信號(hào)7的相位角，并將該相位角發(fā)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4。本實(shí)用新型中，數(shù)據(jù)處理模塊3可采用DSP數(shù)字信號(hào)處理器。本實(shí)用新型中，數(shù)據(jù) 處理模塊3采用加漢寧(harming)窗的快速傅里葉變換(FFT)進(jìn)行計(jì)算。加漢寧(harming)窗的快速傅里葉變換(FFT)計(jì)算方法為采用基2的FFT，所以處 理數(shù)據(jù)的點(diǎn)數(shù)FFT_N必須是2的η次方。加harming窗是為了抑制由于非同步采樣造成的 泄露誤差及柵欄效應(yīng)，提高該算法計(jì)算的精度。Harming窗的數(shù)學(xué)表達(dá)式為ω = 0. 5-0. 5*cos (2 π *n/FFT_N) (η = 0,1,2......FFFT_N)則加窗后的ui (η)與uo (η)數(shù)學(xué)表達(dá)式為Ui (η) = ui (η) *Uo (η) = uo (η) *其中，ui (η)第一輸入信號(hào)；uo(n)第二輸入信號(hào)。然后對(duì)Ui (η)及Uo (η)進(jìn)行傅里葉變換求取其相位值求出夾角Δ θ。求出Δ θ 后將Δ θ通過數(shù)模轉(zhuǎn)化輸出電壓ud (t)。[0036]由于計(jì)算的精度受到AD的位數(shù)、采樣頻率及FFT傅里葉變換的點(diǎn)數(shù)FFT_N的影 響，AD位數(shù)越多、采樣頻率越高、傅里葉變換的點(diǎn)FFT_N越多則計(jì)算的精度越高，但是隨著 AD位數(shù)的增加、采樣頻率的提高、傅里葉變換點(diǎn)數(shù)的增加，數(shù)據(jù)的計(jì)算量及存儲(chǔ)量就會(huì)加 大，延時(shí)也會(huì)變長(zhǎng)，從而導(dǎo)致實(shí)時(shí)性變差。在實(shí)際的處理中要根據(jù)實(shí)際的情況才確定AD的 位數(shù)、采樣頻率及傅里葉變換的點(diǎn)數(shù)。數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4接收到數(shù)據(jù)處理模塊3發(fā)送來的相位角后進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn) 換后的模擬量發(fā)送到數(shù)據(jù)輸出模塊5。數(shù)據(jù)輸出模塊5接收到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4發(fā)送來的模擬量后進(jìn)行輸出。本實(shí)用新型采用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過數(shù)據(jù)處理模塊 3進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，然后再將數(shù)字信號(hào)處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)予以輸出，由于數(shù)字信號(hào) 處理精度等級(jí)高，且容易控制，所以本實(shí)用新型的輸出結(jié)果精度等級(jí)高，并可根據(jù)實(shí)際需要 調(diào)整輸出數(shù)據(jù)精密度。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高，且成本低廉、可操作性強(qiáng)。另外，本實(shí)用新型采用 加漢寧(harming)窗的快速傅里葉變換(FFT)進(jìn)行相位角計(jì)算，精度等級(jí)高、計(jì)算速度塊。綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的 保護(hù)范圍，因此，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均 應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種精密鑒相器，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集模塊(1)，所述數(shù)據(jù)采集模塊(1)按照預(yù)設(shè)間隔時(shí)間分別采集第一輸入信號(hào)(6)與第二輸入信號(hào)(7)，并將所述第一輸入信號(hào)(6)與第二輸入信號(hào)(7)發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(2)；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(2)，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(2)接收到所述數(shù)據(jù)采集模塊(1)發(fā)送來的所述第一輸入信號(hào)(6)與第二輸入信號(hào)(7)后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊(3)；數(shù)據(jù)處理模塊(3)，所述數(shù)據(jù)處理模塊(3)接收到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(2)發(fā)送來的數(shù)字量后，進(jìn)行存儲(chǔ)，并將該數(shù)字量轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，然后計(jì)算處理得到所述第一輸入信號(hào)(6)與第二輸入信號(hào)(7)的相位角，并將該相位角發(fā)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(4)；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(4)，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(4)接收到所述數(shù)據(jù)處理模塊(3)發(fā)送來的相位角后進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的模擬量發(fā)送到數(shù)據(jù)輸出模塊(5)；數(shù)據(jù)輸出模塊(5)，所述數(shù)據(jù)輸出模塊(5)接收到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(4)發(fā)送來的模擬量后進(jìn)行輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的精密鑒相器，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊(3)包括存儲(chǔ)單 元(31)、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(32)及計(jì)算單元(33)，其中所述存儲(chǔ)單元(31)接收到所述數(shù)據(jù)采集模塊(2)發(fā)送來的數(shù)字量信號(hào)后進(jìn)行存儲(chǔ)；所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(32)按照預(yù)設(shè)周期從所述存儲(chǔ)單元(31)中調(diào)用時(shí)域信號(hào)，并將該 時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)后發(fā)送到所述計(jì)算單元(33)；所述計(jì)算單元(33)接收到所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(32)發(fā)送來的頻域信號(hào)后，進(jìn)行計(jì)算處 理得到所述第一輸入信號(hào)(6)與第二輸入信號(hào)(7)的相位角，并將該相位角發(fā)送到數(shù)據(jù)輸 出模塊(5)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種精密鑒相器，包括數(shù)據(jù)采集模塊按照預(yù)設(shè)間隔時(shí)間采集第一輸入信號(hào)與第二輸入信號(hào)，發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)第一輸入信號(hào)與第二輸入信號(hào)后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊存儲(chǔ)數(shù)字量，并將該數(shù)字量轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，處理得到第一輸入信號(hào)與第二輸入信號(hào)的相位角后發(fā)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊對(duì)相位角進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后發(fā)送到數(shù)據(jù)輸出模塊；數(shù)據(jù)輸出模塊進(jìn)行輸出。本實(shí)用新型將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過數(shù)字信號(hào)處理得到結(jié)果后轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)予以輸出，由于數(shù)字信號(hào)處理精度等級(jí)高，且容易控制，所以本實(shí)用新型的輸出結(jié)果精度等級(jí)高，并可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整輸出數(shù)據(jù)精密度。
文檔編號(hào)H03L7/08GK201690437SQ20102019414
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者宋知用 申請(qǐng)人:高憲民