用于解调信号的系统技术方案

一种用于解调相位调制输入信号（Si）的解调系统（100），包括：复解调器（110），其具有第一输入端（111），该第一输入端（111）用于接收相位调制输入信号（Si）并被设计用于执行该信号与相位调制的逆的近似值的复数乘法；谱分析设备（130），其接收由复解调器（110）产生的解调的乘积信号并且能够分析该解调的乘积信号的频谱。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及用于解调相位调制或频率调制信号的系统。
技术介绍
图1示意性图示了光学计算机鼠标1，包括激光设备2。该激光设备被实现为半导体激光器，如本身已知的。鼠标在表面4 (例如桌面)上移动。激光设备2从为了简单起见而未示出的电源接收电流，结果，激光器2发射具有特定波长的激光束3，其被表面4反射。部分激光被向后朝着激光器反射。有可能从该被反射的激光得到表示鼠标1相对于表面的移动速度的信号。图2是图示测量原理的示意图。激光器2包括半透明前镜11和半透明后镜12，所述两个镜之间有激光介质13 (半导体本体)。注意到，镜11、12被显示为二维结构，但是实际上，镜11、12将具有分层结构。激光介质13内的激光被指示为主激光L0。部分激光经过前镜11并形成输出射束3 ；该光也被指示为Li。同样地，部分激光经过后镜12并形成测量射束5 ；该光也被指示为L2。对象4可以被认为构成具有漫射属性的外部镜，并反射入射的射束Ll 这被指示为反射的射束L3。在附图中，反射的射束L3被显示为与入射射束Ll构成一定角度的一维射束，但是实际上，反射的射束L3将具有特定空间分布并且该反射射束L3的一部分将被朝着前镜11导向。因此，对象4可以被认为与前镜11 一起限定外部腔。在静止条件下，激光介质13内的光LO形成驻波。同样，外部腔中的光Ll和L3形成驻波，其通过前镜11干涉激光介质13内的光L0。测量射束5具有恒定的强度。假定对象4正从激光器2移开。这意味着前镜11和对象4之间的干涉腔的长度在增加，即在前镜11和对象4之间配合的(fitting)驻波数量在增加。因此，前镜11位置处的干涉状态从完全相长改变到完全相消以及反过来。这对激光介质13中的干涉状态有影响，该干涉状态又对测量射束5的光L5的强度有影响。结果，该光L5在频率fD处具有强度波动，频率fD与对象4相对于激光器2的移动速度(即其沿着光轴的成分)成比例。应当明白，测量射束5可以被光传感器检测到，并且其输出信号可以被信号处理器处理以便处理这些强度波动并由此计算对象速度。注意到，所述频率fD等于多普勒频率。已经提出通过向激光器提供三角调制的激光器电流来解决该问题，如图3A所示。激光器电流在具有相同符号的两个极值Il和12之间以线性方式变化。在电流周期的一半期间，激光器电流I从Il增加到12，变化率Rl=dl/dt是基本恒定的。在电流周期的另一半期间，激光器电流I从12下降到II，变化率R2=dl/dt是基本恒定的；典型地R2=-R1。增加/降低激光器电流导致激光器温度的增加/降低(如图3B所示)，激光器温度的增加/降低又导致激光的波长(如图3C所示)以基本恒定的变化率cU/dt增加/降低，其中λ表示激光波长。结果可以解释如下。假定对象正在从激光器移开，使得前镜11和对象4之间的干涉腔的长度在增加。如果电流大小以及因此激光波长也在增加，那么测量光L5的强度波动的频率下降；这通过图3D的频谱中的峰fl来图示。如果D/λ保持恒定，那么降低的频率甚至可以变成等于0，其中D表示前镜11和对象4之间的距离。相反，如果激光波长在降低，那么测量光L5的强度波动的频率增加；这通过图:3B的频谱中的峰f2来图示。注意到偏移fD-fl等于偏移|fD-f2|。因此测量光L5的强度波动的谱显示两个峰fl和f2，如图;3B所示意性地图示。如果另一方面该对象正移向激光器，那么具有两个频率峰的频谱被再次获得，但现在在电流大小在下降的周期期间获得较低的频率。因此，通过确定在电流大小在下降的周期期间或者在电流大小在增加的周期期间该频率是否较高可以确定移动的方向。应当清楚，该信息可以通过适当编程的信号处理器相对容易地从测量信号得到。对于更详细的解释，参考美国专利7339683，该专利内容通过引用合并于此。在这方面问题在于需要在电流在增加的周期期间以及在电流在下降的周期期间确定频率，从而导致2个离散频率。因此，用于测量第一频率的测量总是开始于电流在增加的周期的开始，并且它们总是结束于这些周期的结束，而用于测量第二频率的测量总是开始于电流在下降的周期的开始，并且它们总是结束于这些周期的结束。因此，这些测量定期地被中断，导致数据获取的中断以及常规的信息丢失。然而，对于高精度传感器，期望它能够例如通过跟踪位移信号的相位来(几乎)连续地跟踪位移信号而没有这些中断。因此，需要一种方法，其允许连续地跟踪位移信号同时还提供方向检测。
技术介绍
更一般而言，信号可以包含多个信号成分，并且本专利技术目的是提供能够识别所接收信号中特定信号成分的确切频率的信号处理器。通常，在该频率成分的频率已经近似已知的情况下使用PLL (锁相环)。为了允许PLL锁定在该频率上，已知的是从具有相对较大带宽的PLL着手，然后降低带宽同时将该信号成分保持在带内。然而，存在如下情况所接收的信号实际上包括多个频率成分，该多个频率成分的频率距离可相对较小，并且其确切频率事先不是近似已知的；介绍中所描述的情形是这种情况的一个实例。如果使用具有初始大带宽的PLL的常规方法，可能的是PLL将锁定在不正确的频率上。本专利技术的具体目的是提供能够可靠地解调这种情形下所接收的信号的设备。
技术实现思路
按照本专利技术，用于解调相位调制信号的解调系统包括1)包含数字FLL(锁频环)的数字解调器，数字FLL包含可控参考频率发生器，该数字解调器能够执行复解调；以及2)数字FFT设备，其能够执行复数快速傅立叶变换(FFT)；3)存储器，其包含定义相位调制信号的预期频率特性的信息；4)分析设备。所述信息反应了如下事实所接收的相位调制信号通过已知过程产生，并且该已知过程导致具有可以通过预定公式来描述的频率特性的信号。在如上描述的光学位移传感器的情况下，频率特性可以通过贝塞耳(Bessel)级数来描述。解调系统的输入信号经历数字解调器的复解调。解调器输出信号具有包含主峰和至少一个但典型地为多个次峰的频谱。该主峰的频率对应于解调器已识别为主信号成分的频率。然而，解调器可能已经锁定在错误的频率上，这意味着参考频率发生器被设置到错误的频率。数字FFT设备从所述存储器接收所述信息，并且因此，基于要预期的频率特性，数字FFT设备对解调器输出信号执行复数快速傅立叶变换(FFT)。FFT设备的输出信号被提供给分析设备。FFT设备的输出信号中包含的信息允许分析设备确定FFT设备的输入信号中的主峰按照预期频率特性是否为正确的峰。如果发现主峰不正确，那么FFT设备的输出信号中包含的信息还允许分析设备确定所述主峰的电流频率和正确频率之间的差Δ f。基于该信息，分析设备向数字解调器提供误差信号，数字解调器响应于此将其参考频率发生器的频率调整(adapt)所述差Δ f，从而调节到正确频率。因此，数字解调器非常快地锁定在正确频率上。现在，其输出信号还提供给第二分析设备。解调器的输出信号中包含的信息允许第二分析设备计算移动的速度和方向。另外的有利的详尽细节在从属权利要求中提及。附图说明本专利技术的这些和其它方面、特征和优点将通过以下参考附图的一个或多个优选实施例的描述来进一步解释，其中相同参考数字表示相同或相似部件，并且其中图1示意性示出了具有激光检测器的光学计算机鼠标，其中激光检测器用于检测鼠标相对于表面的移动；图2是示本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于解调相位调制输入信号（Ｓｉ）的解调系统（１００），包括：复解调器（１１０），其具有第一输入端（１１１），该第一输入端（１１１）用于接收相位调制输入信号（Ｓｉ）并被设计以执行该信号与相位调制的逆的近似值的复数乘法；谱分析设备（１３０），其接收由复解调器（１１０）产生的解调的乘积信号并且能够分析该解调的乘积信号的频谱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MC舍曼，A彭切夫，C海因克斯，A斯特克，
申请(专利权)人：MC舍曼，A彭切夫，C海因克斯，A斯特克，
类型：发明
国别省市：NL