專利名稱:獲得同步恒幅參考正余弦信號(hào)的方法
在模擬信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域：
中，要實(shí)現(xiàn)窄帶自動(dòng)跟蹤濾波，一般都需要有同步參考信號(hào)(同步參考正余弦信號(hào)或同步參考正交方波等)。獲得同步參考正交方波比較容易，但用它構(gòu)成的相干乘積型濾波器有較高的諧波響應(yīng)，在使用上受到限制。使用同步參考正余弦信號(hào)可獲得較理想的頻率響應(yīng)，但獲取良好的同步參考正余弦信號(hào)并不容易。
到目前為止，國(guó)內(nèi)外所采用的獲得同步參考正余弦的方法有三種第一種機(jī)電法-用基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)電機(jī)或用凸輪加位移-電壓變換器。
第二種波形變換法-將同步脈沖先變?yōu)橥椒讲ǎ僮優(yōu)槿遣?，最后再削成近似正余波?br>第三種波形存儲(chǔ)讀出法-先將正余弦值存放在ROM或EPROM內(nèi)，再由同步參考脈沖經(jīng)鎖相倍頻后予以讀出，經(jīng)數(shù)-模變換變?yōu)檎嘞也ǎ蜃x出后直接送往數(shù)字模擬乘法器(MDAC)進(jìn)行乘積處理，從而實(shí)現(xiàn)濾波。
機(jī)電法比較笨重，且要求信號(hào)發(fā)生裝置與被測(cè)對(duì)象有機(jī)械或磁方面的直接耦合(有的轉(zhuǎn)子不允許這樣做)?；鶞?zhǔn)信號(hào)發(fā)生器輸出波形的失真一般較大，幅值隨轉(zhuǎn)速而變，唯有波形的正交性較好。凸輪方案見用于超低速轉(zhuǎn)子的場(chǎng)合。它存在有凸輪加工費(fèi)時(shí)和波形精度受運(yùn)動(dòng)付機(jī)械磨損影響等問題。
波形變換法用得較多。由于各種因素限制，所獲參考信號(hào)的三項(xiàng)指標(biāo)(波形失真度，正交性和幅值恒定性)很難同時(shí)兼顧。
波形存儲(chǔ)讀出法是近年來(lái)新開發(fā)的方法。所獲參考信號(hào)的正交性和幅值恒定性好，波形失真度取決于波形量化后所得數(shù)據(jù)的字長(zhǎng)。字長(zhǎng)愈長(zhǎng)、精度就愈高，當(dāng)然成本當(dāng)愈高。兩者呈指數(shù)遞增的關(guān)系。
本發(fā)明提出了第四種方法(相控振蕩法和相控濾波法)。理論分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都表明采用本方法可獲得同步恒幅參考正余弦信號(hào)，并具有成本低及頻率下限低的特點(diǎn)。在很多場(chǎng)合，采用本方法將較上述其他方法更為有利。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容1.本發(fā)明提供了兩種獲得同步恒幅參考正余弦信號(hào)的方法-相控振蕩法和相控濾波法。
2.相控振蕩法的實(shí)施方案見圖(1)，圖中①為一個(gè)輸入到鑒頻鑒相器②的同步參考脈沖，③為環(huán)路濾波器，④為壓控正交信號(hào)發(fā)生器，⑤為方波形成電路。其核心是一個(gè)壓控正交信號(hào)發(fā)生器④，與之配合的有方被形成電路⑤，鑒頻鑒相器②和環(huán)路濾波器③。
3.壓控正交信號(hào)發(fā)生器④應(yīng)保證輸出的正交信號(hào)有良好的正交性，恒定的幅值和極小的波形失真。此外，它還應(yīng)有足夠的頻率復(fù)蓋和快的響應(yīng)特性。這一切需通過對(duì)電路進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)才能達(dá)到。
4.壓控正交信號(hào)是發(fā)生器包括振蕩器和控制器兩部分。振蕩器采用兩極RC積分器中按加正反饋的方案。R值固定，R值的變化依靠四象限模擬乘法器加壓控來(lái)實(shí)現(xiàn)?？刂破髦饕脕?lái)控制振蕩波形的幅值和正交性，采用直接檢測(cè)振幅和阻尼反饋的方案。
5.鑒頻鑒相器采用經(jīng)改進(jìn)的雙穩(wěn)觸發(fā)器方案，其輸出在鎖定時(shí)為一直流電壓。環(huán)路濾波器中設(shè)置有加速電路，可加快鎖定過程。為保證在任何情況(如信號(hào)中斷)下能迅速啟動(dòng)并鎖定，輸出電路中設(shè)置有箝位電路。
6.相控濾波法的實(shí)施見圖(2)。圖(2)中⑧為輸入到對(duì)稱方波形成電路⑨的同步參考脈沖，①為對(duì)稱三角波形成電路，②為壓控帶通濾波器，③為控制器。其核心是有正交輸出的壓控窄帶帶通濾波器②，與之配合的有作為前置處理的對(duì)稱方波形成電路⑨，對(duì)稱三角波形成電路①以及保證輸入輸出應(yīng)有相位關(guān)系的控制器⑧。
7.壓控帶通濾波器圖(2)中②采用經(jīng)改造的狀態(tài)變量型恒定百分比帶寬的濾波器。對(duì)稱方波形成電路⑨采用鎖相環(huán)、雙D觸發(fā)器加異或門方案。控制器③采用相位控制原理，用的是一級(jí)無(wú)靜差系統(tǒng)。
8.對(duì)稱三角波形成電路①在有些場(chǎng)合(如濾波器具有較高Q值、對(duì)同步參考正余弦信號(hào)可允許有少量諧波)下可以省去。此時(shí)，為保證整個(gè)系統(tǒng)正常工作，輸入到控制器的信號(hào)應(yīng)改用Acost。
參考資料周士炎1.《相關(guān)濾波及其在動(dòng)平衡中的應(yīng)用》中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)試驗(yàn)機(jī)學(xué)會(huì)第一次學(xué)術(shù)交流會(huì)論文1980年1月
權(quán)利要求
1.可獲得同步恒幅參考正余弦信號(hào)的方法，本發(fā)明的特征在于所需正余弦信號(hào)乃通過相位可控的振蕩器直接振蕩獲得(相控振蕩法)或相位可控的濾波器直接濾波獲得(相控濾波法)。
2.如權(quán)力要求(1)所述的相控振蕩法，其特征在于其相控振蕩乃通過對(duì)一特殊設(shè)計(jì)的壓控恒幅正交信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行頻率和相位控制而獲得。頻率和相位控制部份包括有一鑒頻鑒相器、環(huán)路濾波器和正弦一方波變換器。壓控恒幅正交信號(hào)發(fā)生器采用了以下技術(shù)兩信號(hào)的正交性依靠?jī)杉?jí)串聯(lián)的RC積分器來(lái)獲得，恒幅依靠測(cè)量?jī)烧恍盘?hào)輸出的平方和通過PID控制來(lái)獲得，頻率和相位則依靠?jī)蓚€(gè)變跨導(dǎo)的四象限模擬乘法器壓控RC積分器的R來(lái)保證。
3.如權(quán)利要求
(1)所述的相控濾波法，其特征在于相控濾波乃通過對(duì)一有正交輸出的壓控窄帶帶通濾波器進(jìn)行相位控制而獲得。輸入到壓控窄帶帶通濾波器的波形可以是對(duì)稱方波或?qū)ΨQ三角波。對(duì)稱方波依靠鎖相環(huán)，雙D觸發(fā)器加異或門來(lái)獲得。窄帶帶通濾波器的Q值在20～100范圍。相位控制依靠窄帶通濾波器的輸入與其正交輸出相乘積分並經(jīng)PID控制帶通濾波器的R來(lái)實(shí)現(xiàn)(R的控制可通過發(fā)光二極管-光敏電阻或變換跨導(dǎo)的四象限模擬乘法器)。
專利摘要
本發(fā)明為一獲得同步恒幅參考正余弦信號(hào)的方法，屬模擬信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域：
。用它可解決時(shí)域相關(guān)型窄帶自動(dòng)跟蹤濾波時(shí)所需的同步恒幅參考正余弦信號(hào)的獲得問題。本發(fā)明采用相位控制技術(shù)對(duì)振蕩器或?yàn)V波器進(jìn)行直接控制，從而獲得所需信號(hào)。
文檔編號(hào)H03L7/00GK86106676SQ86106676
公開日1988年4月27日 申請(qǐng)日期1986年10月14日
發(fā)明者周士炎 申請(qǐng)人:北京航空學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan