[發明專利]基于混沌振子的微弱信號檢測電路

有效

• 申請號: 201210482910.9
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN102967759A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 趙文禮;吳敏;黃振強;范劍;趙景曉;周芳
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.?基于混沌振子的微弱信號檢測電路，包括電源模塊、控制模塊、顯示模塊、輸入模塊、信號發生模塊、幅值調整模塊和混沌檢測電路模塊，其特征在于：

電源模塊為整個電路提供+15V、-15V以及+5V的直流電壓；控制模塊主要控制信號發生模塊產生控制信號并調整混沌檢測電路模塊的參數；顯示模塊顯示混沌檢測電路模塊內控制信號的頻率、強度以及系統檢測頻率掃描范圍；輸入模塊調整系統掃頻范圍；信號發生模塊發生所需要的控制信號；幅值調整模塊將控制信號調整為混沌閾值，然后與待測信號合并后送入混沌檢測電路模塊；混沌檢測模塊包括三個子模塊，分別是乘法運算模塊、放大求和模塊和積分運算模塊，其中乘法運算模塊對輸入電壓V2進行兩次乘法運算后輸出Vc1信號，放大求和模塊對輸入的Vc1信號進行放大，并與輸入信號V2和待測信號進行求和運算，最后輸出信號Vc2，積分運算模塊對輸入信號Vc2進行第一次積分運算獲得電壓V1，然后對V1進行第二次積分運算獲得電壓V2，最后將電信號V2輸出給乘法運算模塊和放大求和模塊；

所述的電源模塊采用T-50C開關電源，提供+15V、-15V的直流電壓，并通過AD7805芯片獲得+5V直流電壓；

所述的控制模塊包括微處理器芯片ATmega16A，電阻R501、電阻502、電阻503、電阻504、電阻505、電阻506、電阻507、電阻508、電阻509、電阻510、電容C501、電容C502、電容C503、電容C504、電容C505、電容C506、電容C507、電容C508、電容C509、電容C510、電容C511、電容C512、電感L501、電感L502、二極管D501、三極管Q501、、三極管Q502、三極管Q503、三極管Q504、三極管Q505、三極管Q506、三極管Q507、三極管Q508、三極管Q509、繼電器K501、繼電器K502、繼電器K503、繼電器K504、繼電器K505、繼電器K506、繼電器K507、繼電器K508、蜂鳴器BUZZ；此模塊中微處理器芯片起控制作用，微處理器芯片的第1引腳到第5引腳為輸入模塊的按鍵接口，讀取輸入模塊的數據；第9引腳為復位電路；第7引腳、第8引腳、第14引腳、第15引腳以及第22引腳到第25引腳控制繼電器K501、繼電器K502、繼電器K503、繼電器K504、繼電器K505、繼電器K506、繼電器K507、繼電器K508的斷開與閉合，由于繼電器具有小電壓控制大電流的特性，將每個繼電器的控制端與微處理器芯片連接，將開關端與電容串聯后接入混沌檢測電路模塊，進而通過微處理器芯片來控制混沌檢測電路模塊參數的調整，其中微處理器芯片的第7引腳、第8引腳、第14引腳、第15引腳控制積分運算模塊中電容C306的改變，微處理器芯片的第22引腳到第25引腳控制中電容C301的改變，使混沌檢測電路處于對微弱信號最敏感狀態；微處理器芯片的第18引腳到第20引腳實現對幅值調整模塊的控制；微處理器芯片的第21引腳控制蜂鳴器；微處理器芯片的第26引腳到第29引腳實現對信號發生模塊的控制；微處理器芯片的第33引腳到第40引腳控制顯示模塊實時的顯示控制信號的強度、頻率以及掃頻范圍；

所述的信號發生模塊包括信號發生芯片AD9850BRS、晶振HOC-50CN3、可調電阻RW1、可調電阻RW2、電容C401、電容C402、電容C403、電容C404、電容C405、電容C406、電容C407、電容C408、電容C409、電容C410、電容C411、電阻R401、電阻R402、電阻R403、電阻R404、電阻R405、電阻R406、電阻R407、電阻R408、電阻R409、電感L401以及電感L402；信號發生芯片AD950BRS的第7、8、22、25引腳分別與微處理器芯片的第27、28、26、29引腳相連，微處理器芯片通過這4個引腳控制信號發生芯片AD9850BRS產生需要的正弦信號，經過濾波以后送入幅值調整模塊；

所述的幅值調整模塊包括A/D轉換器TLC5615CD、基準源AD780、乘法器AD633JN、第一運算放大器芯片（U604A）、第二運算放大器（U605A）、電容C601、電容C602、電容C603、電容C604、電容C605、電容C606、電容C607、電容C608、電容C609、電阻R601、電阻R602、電阻R603、電阻R604、電阻R605；A/D轉換器TLC5615CD的第5引腳到第7引腳分別與控制模塊的微處理器芯片的第20、18、19引腳連接，A/D轉換器TLC5615CD輸出為乘法運算模塊提供直流電壓信號為X1,信號發生模塊AD9850BRS生成正弦信號輸入到A/D轉換器TLC5615CD的第3引腳為Y1，經過乘法運算模塊乘法運算以后輸入到第一運算放大器芯片（U604A）以后得到需要的控制信號，然后將控制信號與待測微弱信號通過第二運算放大器（U605A）合并后輸入到混沌檢測電路模塊；其中第一運算放大器芯片（U604A）和第二運算放大器（U605A）集成于第一OP177FP芯片；

?????輸入模塊包括按鍵S801、按鍵S802、按鍵S803、按鍵S804、按鍵S805、按鍵S806、電阻R801、電阻R802、電阻R803，按鍵S801、按鍵S802、按鍵S803的一端接入控制模塊中微處理器芯片ATmega16A的第4引腳，另一端分別接入微處理器芯片ATmega16A的第1、2、3引腳；按鍵S804、按鍵S805、按鍵S806一端并聯后接入ATmega16A的第5引腳，另一端分別接入微處理器芯片ATmega16A的第1、2、3引腳，電源模塊的+5V輸出端分別與電阻R801、電阻R802、電阻R803的一端連接，電阻R801、電阻R802、電阻R803的另一端分別接入控制模塊的微處理器芯片ATmega16A的第1、2、3引腳；

?????顯示模塊包括一個顯示屏HC2021、電阻R701、電阻R702、電阻R703、電阻704、電容C701、三極管Q701；顯示屏HC2021的?1腳接地，同時通過電容C701接入+5V電源，電源模塊的+5V輸出端與電阻R701連接，電阻R701的另一端與電阻R702一端同時接入顯示屏HC2021的3腳，電阻R702的另一端接地；顯示屏HC2021的4、5、6腳分別與控制模塊中微處理器芯片ATmega16A的38、39、37腳相接；顯示屏HC2021的?11、12、13、14腳分別與微處理器芯片ATmega16A的36、35、34、33腳連接；顯示屏HC2021的15引腳通過電阻R703接入電源模塊的+5V電壓；顯示屏HC2021的16腳與三極管Q701的集電極連接，三極管Q701的基極通過電阻R704接入微處理器芯片ATmega16A的40腳，三極管Q701的發射極接地；

所述的乘法運算模塊包括第一四象限模擬乘法器AD633JN、第二四象限模擬乘法器AD633JN、電容C101、電容C102、電容C103以及電容C104；第一四象限模擬乘法器AD633JN用來對輸入電壓V1進行乘法運算，從而得到V1的二次方；第二四象限模擬乘法器AD633JN則是對第一四象限模擬乘法器AD633JN芯片7腳輸出的電壓和電壓V1進行乘法運算，從而得到V1的三次方；電源模塊的±15V輸出端分別與第一四象限模擬乘法器AD633JN的8腳和5腳連接，為其提供工作電壓；電源模塊的±15V輸出端分別與第二四象限模擬乘法器AD633JN的8腳和5腳連接，為其提供工作電壓；乘法運算模塊輸入端電壓為V1，其最終輸出電壓Vc1為V1的三次方；

所述的放大求和模塊包括第三運算放大器(U201)、第四運算放大器(U202)、第五運算放大器(U203)、電阻R201、電阻R202、電阻R203、電阻R204、電阻R205、電阻R206、電阻R207、電阻R208、電阻R209、電容C201、電容C202、電容C203、電容C204、電容C205以及電容C206；第三運算放大器(U201)對輸入電壓Vc1進行放大運算，第四運算放大器(U202)對輸入電壓V1和第三運算放大器(U201)的輸出電壓進行減法運算，第五運算放大器(U203)對待測微弱信號和第四運算放大器(U202)的輸出電壓進行加法運算，放大求和模塊最終輸出的信號為Vc2；電源模塊的±15V輸出端分別與第三運算放大器(U201)7腳和4腳連接，為其提供工作電壓；電源模塊的±15V輸出端分別與第四運算放大器?(U202)7腳和4腳連接，為其提供工作電壓；電源模塊的±15V輸出端分別與第五運算放大器(U203)7腳和4腳連接，為其提供工作電壓；第三運算放大器(U201)、第四運算放大器(U202)、第五運算放大器(U203)集成于第二OP177FP芯片；

所述的積分運算模塊包括第六運算放大器（U301）、第七運算放大器（U302）、第八運算放大器（U303）、電阻R301、電阻R302、電阻R303、電阻R304、電阻R305、電容C301、電容C302、電容C303、電容C304、電容C305、電容C306、電容C307以及電容C308；第六運算放大器（U301）對輸入電壓Vc2以及自身的反饋電壓進行積分運算，第七運算放大器（U302）對第六運算放大器（U301）的輸出電壓進行反向運算，第八運算放大器（U303）對第七運算放大器（U302）輸出的電壓進行積分運算，積分運算模塊最終輸出的電壓為V1；電源模塊的±15V輸出端分別與第六運算放大器(U301)7腳和4腳連接，為其提供工作電壓；電源模塊的±15V輸出端分別與第七運算放大器(U302)7腳和4腳連接，為其提供工作電壓；電源模塊的±15V輸出端分別與第八運算放大器(U303)7腳和4腳連接，為其提供工作電壓；第六運算放大器（U301）、第七運算放大器（U302）、第八運算放大器（U303）集成于第三OP177FP芯片。