锁相谐振自动捕捉跟踪滤波技术制造技术

一种锁相谐振自动捕捉跟踪滤波技术，它由压控谐振、鉴相、积分等构成双孔环路，用失谐相移对谐振频率做反馈调节，实现了不依赖基准信号的自动捕捉和无失谐的跟踪滤波．关键是解决了压控均Ｑ调谐和非线性交扰调制，及用压控增益使鉴相器工作在选定的电平上，扩大了动态范围，抑制了温漂，提高了抗干扰能力．优点是不失谐的跟踪，准确度与Ｑ无关，可充分利用高θ滤波．可用于动平衡机，特别是高速运动发声体及其它频变信号的跟踪测量和定位．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种跟踪滤波技术，特别是涉及一种锁相谐振自动捕捉跟踪滤波技术。现代测量技术中有许多跟踪滤波和跟踪检波的电路。它们都属于相关技术或相干技术，都是依靠一个基准信号对被测信号进行相关处理和相干处理的。但要取得一个与频率变化的被测信号保持固定关系的基准信号，并非总是方便或可能的。在动平衡机中有这种情况，对高速目标的声振测量更是如此。本专利技术的任务是建立一种能不依靠基准信号而自动捕捉，并把测量电路准确地锁定在目标信号的频率和相位上的滤波技术，以便对频率变化的信号进行准确的测量和定位。在低频领域内这是一个新课题。在动平衡机方面，相关滤波以及相干检波已经把技术指标提高到了现有的先进水平一相位误差≤±6°，一次去重率≥90%。本专利技术在上述总任务之下的一个特殊目的是在动平衡机中再实现进一步改进提高指标，简化结构，降低造价和故障率。特别着眼于发展激光动平衡机本专利技术是无差跟踪、直接定位的测量-指令系统。本专利技术的基本原理是采用一个含有压控电阻的均Q RC谐振电路，在其入出两端跨接一个鉴相环路，产生一个与失谐相移成正比的电压，对谐振频率进行反馈调节，改变谐振频率，使移近信号频率而完成自动捕捉和锁相谐振。图1为实施例电路方框图其中(1)为均Q压控谐振电路;(2)和(6)是一对增益压控级;(3)和(7)是一对放大级;(4)和(8)是一对结构相同但输入耦合方式不同的滤波器，(4)兼任积分;(5)是模拟乘法器用为鉴相器;(10)是积分放大级。(9)是检波器。图2为实施例电路图，与图1是按序号对应的。为了便于理解专利技术的构成及使用实例，下面结合附图具体说明。均Q压控谐振电路(1)的放大器包括确定其增益的比例反馈电阻R3、R4和提高输入阻抗的场效应管G1，移相RC节为C1、R1，C2、R2，R2，R2中串接着压控管G2，信号由Ri输入，这是一个具有典型谐振电路特性的“均Q调谐电阻负反馈RC谐振放大器”。R5和G3、R6和G4组成增益压控(2)和(6)。检波器(9)的检波电压由电位器调节加于G3和G4，当信号降低时G3、G4电阻增大，它们与R5、R6形成的衰减因而变小;当信号增大时则反之，使加于鉴相器(5)(鉴相器由四象限模拟乘法器构成)的两路信号保持其大小基本不变。(4)和(8)是一对参数完全相同的滤波器。(4)由电阻输入，是低通。(8)由电容输入，是带通。可以证明，两种接法的不同使(4)的特性相等于(8)而兼有一级积分的功能，兼任了环路中必须有的积分级。作为一对互补的滤波器来说，它们产生的相移相等，因而鉴相器输出的相位差只是谐振电路(1)的失谐相移。使用(4)的目的不在彻底的滤波，而只求对干扰电平的适当抑制。由于鉴相器的工作不得超出其线性范围，干扰电平抑制多少倍，信号电平就可提高多少倍。信号电平的提高，相对降低了温漂的影响，同时也相对压缩了跟踪余差。而使用(8)的目的仅在补偿(4)所引起的相移。使用增益压控，压缩信号电平的差距，使其电平对上给干扰留有足够的线性范围，对下足可排除温漂的影响，目的是一致的。当增益压控已足够，(4)和(8)也可以不用，这时要设单独的积分级。或者将压控谐振电路改为积分型的。当要求更高时，(4)和(8)也可换用一对低Q参差谐振电路，使构成一对矩形带通。在此，对自动捕捉和锁相跟踪的物理过程做一个简单的描述。设输入信号Sinωt，不论其幅值大小，经增益压控、放大、积分加于X端的信号均为UxmCosωt。谐振电路原处于ω。设有失谐相移φ，初始输出为sin(ωt+φ)，鉴相器Y端的信号大小与输入大小无关，为Uymsin(ωt+φ)。经(5)作乘法运算，产生两个成份倍频交流成分经(10)积分滤波而被消除;差频为直流成份，经(10)放大，加于G2栅极。这电压为Uφ＝KUxmUymsinφ按图中情况，x、Y中应当有一个是负向输入。因此，当ω＞ω。则φ＞0，Uφ＞0，使G2电阻降低，ω0→ω;反之若ω＜ω0则φ＜0，Uφ＜0，使G2电阻升高，完成捕捉，并保持在一个可设计得足够忽略的微余量△φ上实现跟踪。此时的电压为U△φ＝kUxmUymsin△φ≈kUxmUym△φ(1)通常U△φ有0.2伏的变化就可使场效应管电阻由1K增大到200K以上，使ω0从捕捉带的一端移向另一端，因此仅需考虑0.2伏为全程无差跟踪电压，即可由式(1′)确定Ux、Uy和增益系数K的选择，以保证△φ足够小。图2中的压控增益是衰减式的，它也可以改为增益式的，此时压控管接在一个放大器的反馈回路中。工作方法有以下两种a、使用固定的跟踪域，对频率变化范围≤2]]>的信号工作。b、在大范围内进行跟踪域的连续平移(用统调电位器做等Q调谐)或步进式迁移(用波段转换)以进行扫描搜索。可采用一个“搜索-捕捉”开关，首先用一个中值电阻来代换压控电阻G2进行搜索，此时，搜索不要求准确的谐调，而只要求发现目标信号，然后换上G2靠自动捕捉而调准。由上所述可知，△φ与Q值无关，故可充分利用高Q滤波。决定本专利技术命运的难题在压控谐振，有①场效应管压控电阻特性很不一致，不可能实现压控统调，而现有的各种电路及其设计法都使Q值强烈依赖于两RC节参数的比值。②场效应管压控电阻在20mv以上使用时即表现严重的非线性，它产生交扰调制，把二倍频干扰和二、三倍频干扰，以及每两个相差为一个基频数的干扰都转换为同频干扰，不可滤除。现有有源RC电路的各种结构都无法避免。图2中的(1)是为此专门专利技术的“均Q调谐RC谐振放大器”，它可以单独压控一个电阻而保持Q值均匀。当跟踪带覆盖系数为2]]>时，带端的极限Q差＜1.5%。当用双联电位器统调R1、R2在宽波段中调谐搜索时，全波段上Q值恒定不变，统调误差无影响。该电路与已知电路在结构上有明显差别R2不接反馈，放大器含有负反馈和提高阻抗的输入级。增益和两节RC值之比按最佳均Q调谐条件决定，并涉及谐振频率的降低。该压控谐振电路另一重要贡献是为压控场效应管提供了可避免非线性交扰调制的R2支路。它具有两大特点R2上的信号是已滤波的信号，其中不含有可发生交扰调制的频率成分;R2上的信号电平为输出信号电平的1/K，可远小于1mv，克服了产生交扰调的非线性。或有可能用来代换上述谐振电路的是正反馈均Q调谐RC谐振放大器，它也有一个接在基本放大器同相入端的电阻支路。压控场效管电阻可以串接在这支路中，这支路的另一端接地。为了提高输出信号电平而同时避免产生非线性，也可以把上述接地端改接到输出端的一个分压器上，使加于该支路的反馈电压略低于该支路上端的电压，即分压系数略小于放大器的增益。上述正反馈RC电路有两种，一种通常叫做高通型的，一种通常叫做文氏桥型的。但都必须改按“均Q调谐RC谐振放大器”所提的方法设计，并特别注意增强其稳定性。以上所说可供采用的压控谐振电路的共同特点是自输出端沿反馈环路算起，第二RC节是由电容联通、电阻旁路的均Q调谐RC谐振放大器。当输入信号经电阻耦合到第二RC节电阻支路上时，其特性是积分型的，即在典型的谐振电路特性上兼带一个积分因子，可用于处理带微分因子的信号。此时，该积分因子应考虑在环路之内，互补滤波器(4)和(8)应当改用同样的耦合方式。如果不用(4)和(8)，也不另加积分级。“均Q调谐RC谐振放大器”是本专利技术成功的基础，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锁相谐振自动捕捉跟踪滤波电路，其特征在于由压控谐振与鉴相器等组成的双孔环路中含有增益压控级。所用压控谐振电路是“均Ｑ调谐ＲＣ谐振电路”，该电路（自输出端沿反馈环路数）第二ＲＣ节是由电容前后联通、电阻旁路的，压控场效应管就串接在这电阻支路中。

【技术特征摘要】
1.一种锁相谐振自动捕捉跟踪滤波电路，其特征在于由压控谐振与鉴相器等组成的双孔环路中含有增益压控级。所用压控谐振电路是“均Q调谐RC谐振电路”，该电路(自输出端沿反馈环路数)第二RC节是由电容前后联通、电阻旁路的，压控场效应管就串接在这电阻支路中。2.由权利要求1所述的增益压控级其特征是衰减式的，由压控场效应管与电阻构成。3.由权利要求1所述的增益压控级其特征是增益式的，压控场效应管接在放大级的反馈回路中。4.由权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王经一，
申请(专利权)人：王经一，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]