[發明專利]一種魯棒的微機械諧振器的運動信號提取方法

在審

• 申請號: 201810622679.6
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN109150133A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 吳海斌;鄭旭東;金仲和;馬志鵬;李昌明
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H03H9/02
• 分類號: H03H9/02;H03H9/30;H03H9/46
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種魯棒的微機械諧振器的運動信號提取方法，本發明通過上邊帶同相解調、上邊帶正交解調、下邊帶同相解調和下邊帶正交解調可以得到上邊帶幅度、上邊帶相位、下邊帶幅度和下邊帶相位，諧振器的諧振幅度信號為上邊帶幅度與下邊帶幅度之和的二分之一，諧振器的諧振相位信號為下邊帶相位與上邊帶相位之差的二分之一，從而可以消除環境因素和驅動頻率對接口電路的幅度增益和相位滯后造成的影響，實現對環境的魯棒性。本發明原理簡單，能應用于微機械諧振器的運動信號提取，如微機械陀螺。

技術領域

本發明涉及微機械諧振器，尤其涉及一種魯棒的微機械諧振器的運動信號提取方法。

背景技術

微機械諧振器在時變驅動力或者驅動電壓的作用下發生內部結構之間的相對機械運動，產生運動信號，這運動信號經過高頻載波調制后由接口電路轉換成便于處理的電壓信號，接口電路為由運算放大器構成的高通濾波器，從而可以避免接口電路的模擬元器件產生的低頻噪聲摻雜在諧振器中，保證接口電路可以阻止低頻噪聲通過，從而通過數字信號處理提取其運動信號的幅度和相位，自動增益控制技術和鎖相環技術利用這幅度和相位進行微機械諧振器的閉環控制。

受限于模擬電路的溫度效應以及諧振器的實際工作范圍具有溫差大的特點，接口電路會對運動信號造成一定的相位滯后，受限于諧振器的驅動頻率波動的影響，運動信號在接口電路處的幅度增益會隨著運動信號的驅動頻率而產生時變。這種相位滯后和幅度增益會造成接口電路轉換得到的電壓信號產生失真，對提取到的運動信號的幅度和相位的精度產生影響。

傳統的微機械諧振器的解調方法有兩種：一種是先進行載波解調后進行驅動頻率的同相和正交解調，得到運動信號的幅度和相位，第二種為直接進行同相和正交的解調，解調頻率僅為載波頻率與驅動頻率之和。但是這兩個傳統的解調方法提取到的運動幅度和相位均受接口電路的幅度增益和相位滯后的影響，限制了提取的幅度和相位的準確性，導致了自動增益控制技術無法讓諧振器的幅度達到被控量，鎖相環技術無法讓諧振器的相位控制在設定值。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，為微機械諧振器提供一種魯棒的微機械諧振器的運動信號提取方法。

本發明的具體方案如下：

一種魯棒的微機械諧振器的運動信號提取方法是接口電路將諧振器的被高頻載波調制的運動信號轉成電壓信號，通過上邊帶的同相解調和正交解調得到上邊帶的幅度和相位，通過下邊帶的同相解調和正交解調得到下邊帶的幅度和相位，利用上邊帶和下邊帶的幅度相對關系和相位相對關系進行數學運算得到諧振幅度值和諧振相位值，從而可以消除溫度因素和模擬電路技術等環境因素對接口電路的幅度增益和相位滯后的影響，實現微機械諧振器的接口電路的環境魯棒性，可以精確獲得微機械諧振器的諧振幅度和諧振相位。

進一步地，所述的一種魯棒的微機械諧振器的運動信號提取方法具體步驟如下：

1)微機械諧振器的接口電路將諧振器的被高頻載波調制的運動信號轉成電壓信號，輸入至上邊帶解調模塊和下邊帶解調模塊；

2)上邊帶解調模塊對輸入的運動信號進行解調處理，輸入至上邊帶幅度相位提取模塊；

3)下邊帶解調模塊對輸入的運動信號進行解調處理，輸入至下邊帶幅度相位提取模塊；

4)上邊帶幅度相位提取模塊對輸入的信號求取上邊帶幅度和上邊帶相位；

5)下邊帶幅度相位提取模塊對輸入的信號求取下邊帶幅度和下邊帶相位；

6)諧振幅度信號提取模塊對上邊帶幅度和下邊帶幅度進行數學運算，得到諧振幅度值；

7)諧振相位信號提取模塊對上邊帶相位和下邊帶相位進行數學運算，得到諧振相位值。