一種基于dds芯片移相的正交檢波電路的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于DDS芯片移相的正交檢波電路，該電路包括：移相電路，輸出第一參考信號到第一相敏檢波器，輸出第二參考信號到第二相敏檢波器；第一相敏檢波器，將輸入信號和第一參考信號進行混頻，輸出第一和頻信號與第一差頻信號至第一低通濾波器；第一低通濾波器，濾除第一和頻信號，輸出第一差頻信號Q(t)；第二相敏檢波器，將輸入信號和第二參考信號進行混頻，輸出第二和頻信號與第二差頻信號至第二低通濾波器；第二低通濾波器，濾除第二和頻信號，輸出第二差頻信號I(t)。本發明正交檢波電路不要求輸入信號與參考信號的相位保持一致或零，就能夠實現對相位變化的輸入信號的幅值與相位進行準確測量。本發明實現電路簡單，穩定可靠，操作簡單。
【專利說明】—種基于DDS芯片移相的正交檢波電路
【技術領域】
[0001]本發明屬于信號解調【技術領域】，具體涉及一種基于DDS芯片移相的正交檢波電路。
【背景技術】
[0002]基于正交檢波的信號解調技術應用越來越多，如微弱信號檢測技術、通信技術和光譜技術，如何從大量噪聲中提取出有用信號，使正交檢波得到大量的重視。如中國發明專利CN103117973A所述，普通的正交檢波電路的核心是相敏檢波器，而相敏檢波器的性能主要由輸入信號和參考信號決定，輸入信號可以通過帶通濾波器和前置放大器調整，使之滿足系統的要求，而普通正交檢波電路的正交參考信號若由分立元件產生，其電阻電容難免受到應用環境的電磁干擾和溫度的影響，從而影響移相電路的移相精度和穩定性，本發明正是基于上述正交檢波電路的缺陷，提出一種應用新的移相電路的正交檢波電路。
[0003]移相電路是控制信號相位變化的控制電路，基于移相電路的應用技術越來越多，如雷達系統、通信、測量系統和信號解調。移相是指兩路同頻的信號，以其中的一路信號相位為參考，另一路相對于該參考作超前或滯后的相位移動，相差即指兩路同頻信號的相位不同。根據移相電路控制方式的不同，移相電路主要有傳統的模擬移相電路和數字移相電路。
[0004]模擬移相電路有阻容移相電路和變壓器移相電路。現有的模擬電路中，阻容移相電路較為簡單，但移相輸出信號容易受到輸入波形和溫度的影響，移相角度與負載的大小和性質有關，移相精度不高，穩定性不強，并且傳統的模擬移相電路不能實現多種波形的移相。
[0005]數字移相電路主要有兩大類:一類在單片機的控制下，把模擬信號數字化，形成數據表后存入ROM芯片中，通過兩片D/A轉換芯片連續循環輸出該數據表，即可獲得兩路模擬信號。當這兩片D/A轉換信號所獲得的數據序列不一樣時，則轉換得到的兩路模擬信號就存在相位差；否則，就得到兩路同相模擬信號。另一類先將參考信號整形為方波信號，以此方波信號為基準，延時生成另一個同頻的方波信號，再經過波形變化電路將方波信號還原成所需模擬信號。這是以延時的長短來決定兩路信號間的相位差，但是這種方式的電路結構復雜，不便于操作。
[0006]隨著數字電子技術的發展，直接數字頻率合成(DDS)技術將上述數字移相電路的第一種移相方式集成在一片DDS芯片內，DDS同D/A轉換器和低通濾波器一起就可以組成任意波形信號的發生器。本發明就是在DDS芯片的基礎上，通過單片機或DSP控制，編寫程序設置兩片DDS芯片的頻率和相位，即可產生兩路信號頻率相同，相位差可任意設置的電路，該移相電路的輸出信號波形好，信號頻率分辨率可以達到幾十毫赫茲，相位分辨率可達幾十毫度甚至幾毫度，運行可靠，操作方便。基于DDS芯片移相的正交檢波電路，其參考信號穩定性強，精確度高，電路結構簡單易于實現。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是通過兩片DDS芯片構成正交檢波電路的移相電路，克服了模擬移相電路移相精度不高，普通數字移相電路復雜的問題，實現輸出信號波形好，信號頻率分辨率可以達到幾十毫赫茲，相位分辨率可達到幾十毫度甚至幾毫度，運行可靠，操作方便的基于DDS芯片移相的正交檢波電路。
[0008]為解決正交檢波電路中移相電路輸出的參考信號不夠精確，受應用環境電磁干擾和溫度影響的問題，本發明提出了一種基于DDS芯片移相的正交檢波電路，其包括移相電路、兩個相敏檢波器和兩個低通濾波器，該正交檢波電路用于從復雜環境中提取有用的微弱信號。
[0009]本發明提出的一種基于DDS芯片移相的正交檢波電路的輸入信號為所需解調的混合電信號，該電路包括:移相電路、第一相敏檢波器、第一低通濾波器、第二相敏檢波器和第二低通濾波器，其中:
[0010]所述移相電路與所述第一相敏檢波器和第二相敏檢波器連接，用于輸出第一參考信號到所述第一相敏檢波器，輸出第二參考信號到所述第二相敏檢波器；
[0011]所述第一相敏檢波器與所述第一低通濾波器連接，用于將輸入信號和第一參考信號進行混頻，輸出第一和頻信號與第一差頻信號至所述第一低通濾波器；
[0012]所述第一低通濾波器用于濾除所述第一和頻信號，輸出所述第一差頻信號Q(t)；
[0013]所述第二相敏檢波器與所述第二低通濾波器連接，用于將輸入信號和第二參考信號進行混頻，輸出第二和頻信號與第二差頻信號至所述第二低通濾波器；
[0014]所述第二低通濾波器用于濾除所述第二和頻信號，輸出所述第二差頻信號I (t)。
[0015]本發明具有以下優點:
[0016]1、本發明提出的正交檢波電路，其移相電路只需要兩片DDS芯片，輸出波形好，運行可靠，操作方便；
[0017]2、本發明提出的正交檢波電路，其移相電路可以克服模擬移相電路移相精度不高，普通數字移相電路復雜的問題。
[0018]3、本發明移相電路的輸出信號頻率和相位可通過軟件進行編程，調整簡單，信號頻率分辨率可以達到幾十毫赫茲，相位分辨率可達幾十毫度甚至幾毫度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是根據本發明一實施例的基于DDS芯片90°移相的正交檢波電路圖；
[0020]圖2是根據本發明一實施例的基于DDS芯片的90°移相電路圖；
[0021]圖3是根據本發明一實施例的基于DDS芯片的90°移相電路的信號波形示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0023]為解決正交檢波電路中移相電路輸出的參考信號不夠精確，受應用環境電磁干擾和溫度影響的問題，本發明提出了一種基于DDS芯片移相的正交檢波電路，其包括移相電路、兩個相敏檢波器和兩個低通濾波器，該正交檢波電路用于從復雜環境中提取有用的微弱信號。
[0024]圖1是根據本發明一實施例的基于DDS芯片90°移相的正交檢波電路，該正交檢波電路將所需解調的混合電信號作為輸入信號x(t)，并接收一對相位正交的同頻率參考信號,如圖1所不，該正交檢波電路包括移相電路、第一相敏檢波器1、第一低通濾波器2、第二相敏檢波器3和第二低通濾波器4，其中:
[0025]所述移相電路與所述第一相敏檢波器I和第二相敏檢波器3連接，用于輸出第一參考信號到所述第一相敏檢波器1，輸出第二參考信號到所述第二相敏檢波器3 ;
[0026]所述第一相敏檢波器I與所述第一低通濾波器2連接,用于將輸入信號和第一參考信號進行混頻，輸出第一和頻信號5與第一差頻信號6至所述第一低通濾波器2 ；
[0027]所述第一低通濾波器2用于濾除所述第一和頻信號5，輸出所述第一差頻信號6，即 Q(t)；
[0028]所述第二相敏檢波器3與所述第二低通濾波器4連接，用于將輸入信號和第二參考信號進行混頻，輸出第二和頻信號7與第二差頻信號8至所述第二低通濾波器4 ；
[0029]所述第二低通濾波器4用于濾除所述第二和頻信號7，輸出所述第二差頻信號8，即I⑴。
[0030]所述第一參考信號與第二參考信號為相位正交的同頻率信號。
[0031]在本發明一實施例中，采用方波信號作為所述參考信號，假設輸入信號，即所需解調的混合電信號X (t)為:
[0032]
【權利要求】
1.一種基于DDS芯片移相的正交檢波電路,所述正交檢波電路的輸入信號為所需解調的混合電信號，其特征在于，該電路包括:移相電路、第一相敏檢波器、第一低通濾波器、第二相敏檢波器和第二低通濾波器，其中: 所述移相電路與所述第一相敏檢波器和第二相敏檢波器連接，用于輸出第一參考信號到所述第一相敏檢波器，輸出第二參考信號到所述第二相敏檢波器； 所述第一相敏檢波器與所述第一低通濾波器連接，用于將輸入信號和第一參考信號進行混頻，輸出第一和頻信號與第一差頻信號至所述第一低通濾波器； 所述第一低通濾波器用于濾除所述第一和頻信號，輸出所述第一差頻信號Q(t)；所述第二相敏檢波器與所述第二低通濾波器連接，用于將輸入信號和第二參考信號進行混頻，輸出第二和頻信號與第二差頻信號至所述第二低通濾波器； 所述第二低通濾波器用于濾除所述第二和頻信號，輸出所述第二差頻信號I (t)。
2.根據權利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一參考信號與第二參考信號為相位正交的同頻率信號。
3.根據權利要求1所述的電路，其特征在于，所述參考信號為正弦波、三角波或方波信號。
4.根據權利要求1所述的電路，其特征在于，所述參考信號為方波信號。
5.根據權利要求 4所述的電路，其特征在于，所述輸入信號為X(t)=Vssin (ω 0t+ φ) +N(t)， 其中，Vs是待測有用信號的幅值，COtl為角頻率，φ為初始相位，N(t)為環境噪聲； 則所述待測有用信號的幅值和相位分別是:
6.根據權利要求1所述的電路，其特征在于，所述移相電路的相位差可調。
7.根據權利要求1所述的電路，其特征在于，所述移相電路的相位差為90°。
8.根據權利要求1所述的電路，其特征在于，所述移相電路包括第一DDS芯片和第二DDS芯片，其中: 所述第一 DDS芯片和第二 DDS芯片接收同一個晶振輸出的時鐘信號； 通過設置頻率和相位，所述第一 DDS芯片和第二 DDS芯片穩定輸出同一頻率的兩路參考信號。
9.根據權利要求8所述的電路，其特征在于，所述頻率和相位由單片機或DSP來設置。
【文檔編號】H03K3/02GK103840795SQ201410067370
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】張鑫, 左年明, 蔣田仔, 李昌海 申請人:中國科學院自動化研究所