[發明專利]一種信號檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201711127152.8
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107765085A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 張維昭;楊鴻武;李錦瓏
• 申請（專利權）人: 西北師范大學
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02;G01R25/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 王戈

技術領域

本發明涉及通信領域，特別是涉及一種信號檢測裝置及方法。

背景技術

在諧波分析、頻率特性測量、阻抗譜測量、雷達信號檢測等領域，通常存在各種干擾，干擾主要來自環境噪聲、電路干擾和人為干擾。在某些情況下，被測信號甚至被干擾淹沒。

為了檢測信號頻率隨時間動態變化信號(即信號頻率、幅值和相位信息)，當干擾較小時，可以用常規的方法來實現，也可以利用集成電路芯片實現信號檢測過程；當SNR(信噪比)小于0dB時，常規的檢測方法難以完成檢測，需要先濾除干擾，然后進行信號檢測。這些方法主要有：(1)對于固定頻率的信號，國內外采用的通用方法是利用濾波器來消除噪聲。但問題是如果信號頻率在較大的范圍變化時，固定截止頻率或中心頻率的低通、帶通濾波器無法實現頻率跟蹤。所以通常用可以實現頻率跟蹤的自適應濾波器抑制噪聲，檢測有用信號。但對于落在濾波器通帶內的噪聲無法濾除。(2)利用鎖定放大器。這種方法效果較好，但是當SNR小于-20dB、且信號頻率在一定頻率范圍變化時，由于噪聲的頻譜很寬，導致放大器的線性度、靈敏度變化較大，單獨采用鎖定放大器的效果不理想。因此，現有的信號檢測裝置及方法，均只能對特定范圍的信號進行檢測，對于無特定范圍的信號進行檢測時，檢測效果差，精度低。

發明內容

本發明的目的是提供一種信號檢測裝置及方法，對于任一范圍的信號，均可進行準確的檢測，提高檢測精度。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種信號檢測裝置，所述裝置包括：信號調理電路、自適應濾波器、正交參考信號源、鎖定放大器、幅值相位檢測模塊；所述鎖定放大器包括第一鎖定放大器和第二鎖定放大器；

所述信號調理電路的輸入端接收待測信號，所述信號調理電路的輸出端連接所述自適應濾波器的信號輸入端；

所述自適應濾波器的輸出端同時連接所述第一鎖定放大器的第一輸入端和所述第二鎖定放大器的第一輸入端，所述自適應濾波器用于將所述自適應濾波器的輸出信號同時傳輸至所述第一鎖定放大器和所述第二鎖定放大器；

所述第一鎖定放大器的第二輸入端接收所述正交參考信號源發出的第一參考信號；所述第二鎖定放大器的第二輸入端接收所述正交參考信號源發出的第二參考信號，所述第二參考信號與所述第一參考信號為同頻正交信號；

所述幅值相位檢測模塊接收所述第一鎖定放大器的輸出信號和所述第二鎖定放大器的輸出信號，所述幅值相位檢測模塊用于根據所述第一鎖定放大器的輸出信號和所述第二鎖定放大器的輸出信號輸出待測信號的幅值和相位。

可選的，所述信號調理電路具體包括：輸入緩沖模塊、一級可調增益放大模塊、二級可調增益放大模塊、緩沖隔離模塊和固定增益放大模塊；

所述輸入緩沖模塊的輸入端接收待測信號，所述輸入緩沖模塊的輸出端輸出的信號依次通過所述一級可調增益放大模塊、所述二級可調增益放大模塊、所述緩沖隔離模塊和所述固定增益放大模塊，所述固定增益放大模塊的輸出端連接所述自適應濾波器；

所述輸入緩沖模塊包括一個第一運算放大器和電阻；

所述一級可調增益放大模塊包括一個第二運算放大器、電容和電感；

所述二級可調增益放大模塊包括一個所述第二運算放大器、電容和電感；

所述緩沖隔離模塊包括一個所述第一運算放大器和電阻；

所述固定增益放大模塊包括兩個第三運算放大器和電阻。

可選的，所述第一運算放大器的型號為OPA842，所述第二運算放大器的型號為AD603，所述第三運算放大器的型號為AD811。

可選的，所述自適應濾波器具體包括：整形電路、測頻電路、FPGA模塊、分頻電路、F/V轉換電路、程控電壓放大電路和壓控濾波器；

所述整形電路接收所述信號調理電路輸出的信號，用于提取信號的基波并轉變成矩形波；

所述測頻電路將所述整形電路輸出的信號傳輸至所述FPGA模塊，所述FPGA模塊用于測量所述測頻電路的輸出信號的基頻；

所述FPGA模塊的輸入端連接所述測頻電路的輸出端，所述FPGA模塊的輸出端連接所述分頻電路、所述程控電壓放大電路和所述壓控濾波器；

所述分頻電路接收所述整形電路輸出的信號，用于將信號頻率分頻至所述F/V轉換電路的帶寬范圍內；

所述F/V轉換電路接收所述分頻電路輸出的信號，用于將基頻信號頻率轉換為電壓；

所述程控電壓放大電路的輸入端接收所述F/V轉換電路輸出的信號，用于根據所述F/V轉換電路輸出的電壓輸出所述壓控濾波器的控制電壓；