一種基于dds芯片移相的正交檢波電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于DDS芯片移相的正交檢波電路，該電路包括：移相電路，輸出第一參考信號(hào)到第一相敏檢波器，輸出第二參考信號(hào)到第二相敏檢波器；第一相敏檢波器，將輸入信號(hào)和第一參考信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出第一和頻信號(hào)與第一差頻信號(hào)至第一低通濾波器；第一低通濾波器，濾除第一和頻信號(hào)，輸出第一差頻信號(hào)Q(t)；第二相敏檢波器，將輸入信號(hào)和第二參考信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出第二和頻信號(hào)與第二差頻信號(hào)至第二低通濾波器；第二低通濾波器，濾除第二和頻信號(hào)，輸出第二差頻信號(hào)I(t)。本發(fā)明正交檢波電路不要求輸入信號(hào)與參考信號(hào)的相位保持一致或零，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相位變化的輸入信號(hào)的幅值與相位進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)電路簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)單。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于DDS芯片移相的正交檢波電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信號(hào)解調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于DDS芯片移相的正交檢波電路。
【背景技術(shù)】
[0002]基于正交檢波的信號(hào)解調(diào)技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越多，如微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)和光譜技術(shù)，如何從大量噪聲中提取出有用信號(hào)，使正交檢波得到大量的重視。如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN103117973A所述，普通的正交檢波電路的核心是相敏檢波器，而相敏檢波器的性能主要由輸入信號(hào)和參考信號(hào)決定，輸入信號(hào)可以通過(guò)帶通濾波器和前置放大器調(diào)整，使之滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求，而普通正交檢波電路的正交參考信號(hào)若由分立元件產(chǎn)生，其電阻電容難免受到應(yīng)用環(huán)境的電磁干擾和溫度的影響，從而影響移相電路的移相精度和穩(wěn)定性，本發(fā)明正是基于上述正交檢波電路的缺陷，提出一種應(yīng)用新的移相電路的正交檢波電路。
[0003]移相電路是控制信號(hào)相位變化的控制電路，基于移相電路的應(yīng)用技術(shù)越來(lái)越多，如雷達(dá)系統(tǒng)、通信、測(cè)量系統(tǒng)和信號(hào)解調(diào)。移相是指兩路同頻的信號(hào)，以其中的一路信號(hào)相位為參考，另一路相對(duì)于該參考作超前或滯后的相位移動(dòng)，相差即指兩路同頻信號(hào)的相位不同。根據(jù)移相電路控制方式的不同，移相電路主要有傳統(tǒng)的模擬移相電路和數(shù)字移相電路。
[0004]模擬移相電路有阻容移相電路和變壓器移相電路?，F(xiàn)有的模擬電路中，阻容移相電路較為簡(jiǎn)單，但移相輸出信號(hào)容易受到輸入波形和溫度的影響，移相角度與負(fù)載的大小和性質(zhì)有關(guān)，移相精度不高，穩(wěn)定性不強(qiáng)，并且傳統(tǒng)的模擬移相電路不能實(shí)現(xiàn)多種波形的移相。
[0005]數(shù)字移相電路主要有兩大類(lèi):一類(lèi)在單片機(jī)的控制下，把模擬信號(hào)數(shù)字化，形成數(shù)據(jù)表后存入ROM芯片中，通過(guò)兩片D/A轉(zhuǎn)換芯片連續(xù)循環(huán)輸出該數(shù)據(jù)表，即可獲得兩路模擬信號(hào)。當(dāng)這兩片D/A轉(zhuǎn)換信號(hào)所獲得的數(shù)據(jù)序列不一樣時(shí)，則轉(zhuǎn)換得到的兩路模擬信號(hào)就存在相位差；否則，就得到兩路同相模擬信號(hào)。另一類(lèi)先將參考信號(hào)整形為方波信號(hào)，以此方波信號(hào)為基準(zhǔn)，延時(shí)生成另一個(gè)同頻的方波信號(hào)，再經(jīng)過(guò)波形變化電路將方波信號(hào)還原成所需模擬信號(hào)。這是以延時(shí)的長(zhǎng)短來(lái)決定兩路信號(hào)間的相位差，但是這種方式的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于操作。
[0006]隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)將上述數(shù)字移相電路的第一種移相方式集成在一片DDS芯片內(nèi)，DDS同D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器一起就可以組成任意波形信號(hào)的發(fā)生器。本發(fā)明就是在DDS芯片的基礎(chǔ)上，通過(guò)單片機(jī)或DSP控制，編寫(xiě)程序設(shè)置兩片DDS芯片的頻率和相位，即可產(chǎn)生兩路信號(hào)頻率相同，相位差可任意設(shè)置的電路，該移相電路的輸出信號(hào)波形好，信號(hào)頻率分辨率可以達(dá)到幾十毫赫茲，相位分辨率可達(dá)幾十毫度甚至幾毫度，運(yùn)行可靠，操作方便?；贒DS芯片移相的正交檢波電路，其參考信號(hào)穩(wěn)定性強(qiáng)，精確度高，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)兩片DDS芯片構(gòu)成正交檢波電路的移相電路，克服了模擬移相電路移相精度不高，普通數(shù)字移相電路復(fù)雜的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)波形好，信號(hào)頻率分辨率可以達(dá)到幾十毫赫茲，相位分辨率可達(dá)到幾十毫度甚至幾毫度，運(yùn)行可靠，操作方便的基于DDS芯片移相的正交檢波電路。
[0008]為解決正交檢波電路中移相電路輸出的參考信號(hào)不夠精確，受應(yīng)用環(huán)境電磁干擾和溫度影響的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于DDS芯片移相的正交檢波電路，其包括移相電路、兩個(gè)相敏檢波器和兩個(gè)低通濾波器，該正交檢波電路用于從復(fù)雜環(huán)境中提取有用的微弱信號(hào)。
[0009]本發(fā)明提出的一種基于DDS芯片移相的正交檢波電路的輸入信號(hào)為所需解調(diào)的混合電信號(hào)，該電路包括:移相電路、第一相敏檢波器、第一低通濾波器、第二相敏檢波器和第二低通濾波器，其中:
[0010]所述移相電路與所述第一相敏檢波器和第二相敏檢波器連接，用于輸出第一參考信號(hào)到所述第一相敏檢波器，輸出第二參考信號(hào)到所述第二相敏檢波器；
[0011]所述第一相敏檢波器與所述第一低通濾波器連接，用于將輸入信號(hào)和第一參考信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出第一和頻信號(hào)與第一差頻信號(hào)至所述第一低通濾波器；
[0012]所述第一低通濾波器用于濾除所述第一和頻信號(hào)，輸出所述第一差頻信號(hào)Q(t)；
[0013]所述第二相敏檢波器與所述第二低通濾波器連接，用于將輸入信號(hào)和第二參考信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出第二和頻信號(hào)與第二差頻信號(hào)至所述第二低通濾波器；
[0014]所述第二低通濾波器用于濾除所述第二和頻信號(hào)，輸出所述第二差頻信號(hào)I (t)。
[0015]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、本發(fā)明提出的正交檢波電路，其移相電路只需要兩片DDS芯片，輸出波形好，運(yùn)行可靠，操作方便；
[0017]2、本發(fā)明提出的正交檢波電路，其移相電路可以克服模擬移相電路移相精度不高，普通數(shù)字移相電路復(fù)雜的問(wèn)題。
[0018]3、本發(fā)明移相電路的輸出信號(hào)頻率和相位可通過(guò)軟件進(jìn)行編程，調(diào)整簡(jiǎn)單，信號(hào)頻率分辨率可以達(dá)到幾十毫赫茲，相位分辨率可達(dá)幾十毫度甚至幾毫度。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的基于DDS芯片90°移相的正交檢波電路圖；
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的基于DDS芯片的90°移相電路圖；
[0021]圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的基于DDS芯片的90°移相電路的信號(hào)波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]為解決正交檢波電路中移相電路輸出的參考信號(hào)不夠精確，受應(yīng)用環(huán)境電磁干擾和溫度影響的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于DDS芯片移相的正交檢波電路，其包括移相電路、兩個(gè)相敏檢波器和兩個(gè)低通濾波器，該正交檢波電路用于從復(fù)雜環(huán)境中提取有用的微弱信號(hào)。
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的基于DDS芯片90°移相的正交檢波電路，該正交檢波電路將所需解調(diào)的混合電信號(hào)作為輸入信號(hào)x(t)，并接收一對(duì)相位正交的同頻率參考信號(hào),如圖1所不，該正交檢波電路包括移相電路、第一相敏檢波器1、第一低通濾波器2、第二相敏檢波器3和第二低通濾波器4，其中:
[0025]所述移相電路與所述第一相敏檢波器I和第二相敏檢波器3連接，用于輸出第一參考信號(hào)到所述第一相敏檢波器1，輸出第二參考信號(hào)到所述第二相敏檢波器3 ;
[0026]所述第一相敏檢波器I與所述第一低通濾波器2連接,用于將輸入信號(hào)和第一參考信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出第一和頻信號(hào)5與第一差頻信號(hào)6至所述第一低通濾波器2 ；
[0027]所述第一低通濾波器2用于濾除所述第一和頻信號(hào)5，輸出所述第一差頻信號(hào)6，即 Q(t)；
[0028]所述第二相敏檢波器3與所述第二低通濾波器4連接，用于將輸入信號(hào)和第二參考信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出第二和頻信號(hào)7與第二差頻信號(hào)8至所述第二低通濾波器4 ；
[0029]所述第二低通濾波器4用于濾除所述第二和頻信號(hào)7，輸出所述第二差頻信號(hào)8，即I⑴。
[0030]所述第一參考信號(hào)與第二參考信號(hào)為相位正交的同頻率信號(hào)。
[0031]在本發(fā)明一實(shí)施例中，采用方波信號(hào)作為所述參考信號(hào)，假設(shè)輸入信號(hào)，即所需解調(diào)的混合電信號(hào)X (t)為:
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種基于DDS芯片移相的正交檢波電路,所述正交檢波電路的輸入信號(hào)為所需解調(diào)的混合電信號(hào)，其特征在于，該電路包括:移相電路、第一相敏檢波器、第一低通濾波器、第二相敏檢波器和第二低通濾波器，其中: 所述移相電路與所述第一相敏檢波器和第二相敏檢波器連接，用于輸出第一參考信號(hào)到所述第一相敏檢波器，輸出第二參考信號(hào)到所述第二相敏檢波器； 所述第一相敏檢波器與所述第一低通濾波器連接，用于將輸入信號(hào)和第一參考信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出第一和頻信號(hào)與第一差頻信號(hào)至所述第一低通濾波器； 所述第一低通濾波器用于濾除所述第一和頻信號(hào)，輸出所述第一差頻信號(hào)Q(t)；所述第二相敏檢波器與所述第二低通濾波器連接，用于將輸入信號(hào)和第二參考信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出第二和頻信號(hào)與第二差頻信號(hào)至所述第二低通濾波器； 所述第二低通濾波器用于濾除所述第二和頻信號(hào)，輸出所述第二差頻信號(hào)I (t)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一參考信號(hào)與第二參考信號(hào)為相位正交的同頻率信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述參考信號(hào)為正弦波、三角波或方波信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述參考信號(hào)為方波信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求 4所述的電路，其特征在于，所述輸入信號(hào)為X(t)=Vssin (ω 0t+ φ) +N(t)， 其中，Vs是待測(cè)有用信號(hào)的幅值，COtl為角頻率，φ為初始相位，N(t)為環(huán)境噪聲； 則所述待測(cè)有用信號(hào)的幅值和相位分別是:

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述移相電路的相位差可調(diào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述移相電路的相位差為90°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述移相電路包括第一DDS芯片和第二DDS芯片，其中: 所述第一 DDS芯片和第二 DDS芯片接收同一個(gè)晶振輸出的時(shí)鐘信號(hào)； 通過(guò)設(shè)置頻率和相位，所述第一 DDS芯片和第二 DDS芯片穩(wěn)定輸出同一頻率的兩路參考信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路，其特征在于，所述頻率和相位由單片機(jī)或DSP來(lái)設(shè)置。
【文檔編號(hào)】H03K3/02GK103840795SQ201410067370
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】張?chǎng)? 左年明, 蔣田仔, 李昌海 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所