[發明專利]一種數字鎖相放大器和數字鎖相控制方法

有效

• 申請號: 201110236391.3
• 申請日: 2011-08-17
• 公開（公告）號: CN102332878A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 李剛;劉近貞;郝麗玲;周梅;林凌
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H03F7/00
• 分類號: H03F7/00;H03L7/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及一種數字鎖相放大器和數字鎖相控制方法。

背景技術

單頻信號檢測是最為常見的信號檢測需求，廣泛存在于各種測量儀器儀表和測控系統中。現在普遍使用的是模擬鎖相放大器(又稱為鎖相檢測電路)，這種模擬鎖相檢測方式存在一系列缺點，電路復雜、工藝要求高以及漂移嚴重。

相比于模擬鎖相放大器，數字鎖相放大器可以避免模擬電路的種種弊端。王自鑫等提出的發明專利《一種數字鎖相放大器》(公開號：CN101060311，公開日：2007年10月24日)采用數字電路給出參考信號，顯著地提高了電路的抗干擾性能。

發明人在實現本發明的過程中發現，現有技術中至少存在以下缺點和不足：

該數字鎖相放大器依然需要模擬乘法器和積分器等電路，其存在現有數字鎖相的共同缺點：計算量大、完成計算的時間長、嚴重地限制了數字鎖相檢測的速度和被檢測信號的頻率。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種數字鎖相放大器和數字鎖相控制方法，該數字鎖相放大器和數字鎖相控制方法解決了計算量大、完成計算的時間長、嚴重地限制了數字鎖相檢測的速度和被檢測信號的頻率的問題，詳見下文描述：

本發明提供了一種數字鎖相放大器，所述數字鎖相放大器包括：預放大器、模數轉換器和微處理器，所述微處理器包括：Px口、Py口和Pz口；

所述預放大器的信號輸入端接被測模擬信號，所述預放大器對所述被測模擬信號進行放大并輸入到所述模數轉換器，所述模數轉換器將放大的被測模擬信號轉換成數字信號，經由所述Px口輸入到所述微處理器；所述微處理器根據數字信號的幅值通過所述Py口控制所述預放大器的增益；所述微處理器對所述數字信號進行處理，檢測出所述數字信號中的預設頻率數字信號，并將所述預設頻率數字信號經由所述Pz口輸出。

所述微處理器采用MCU、ARM、DSP或FPGA中的任意一種。

本發明提供了一種數字鎖相控制方法，所述方法包括以下步驟：

(1)預放大器的信號輸入端接被測模擬信號，所述預放大器對所述被測模擬信號進行放大并輸入到模數轉換器；

(2)所述模數轉換器接收放大的被測模擬信號，將所述放大的被測模擬信號轉換成數字信號，經由Px口輸入到微處理器；

(3)所述微處理器根據數字信號的幅值通過Py口控制所述預放大器的增益；

(4)所述微處理器控制所述模數轉換器以預設頻率f₀的4M倍速度f_s＝4M×f₀對所述被測模擬信號進行采樣，獲取采樣信號x(m)，其中M為大于等于1的正整數；

x(m)=Σi=0M-1x(4lm+i),l=0,1,2,......]]>

(5)所述微處理器將采樣頻率f_s＝4M×f₀下抽樣M倍到4×f₀；

(6)根據所述采樣信號x(m)、所述微處理器產生的正交參考序列y_S(k)和y_C(k)，計算所述被測模擬信號的兩個正交分量R_S和R_C；