專利名稱：一種頻率域有源正交矢量型檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種正交檢測系統(tǒng)，尤其是一種頻率域有源正交矢量型檢 測系統(tǒng)，也可稱為有源實虛分量頻譜檢測系統(tǒng)，是一種寬頻范圍內(nèi)用于檢測各 種線性時不變的待測系統(tǒng)的電子儀器。技術(shù)領(lǐng)域目前國內(nèi)外市場上的相似產(chǎn)品是采用正交矢量型鎖相放大器(LIA), LIA 的核心部件是相敏檢波器(PSD)，從廣義的角度來看是屬于一種相關(guān)檢測，最 大的特點是檢測出與參考信號的頻率和相位相關(guān)的微弱信號，具有強大的壓制 干擾能力。正交矢量型鎖相放大器必須引入外參考信號，經(jīng)過鎖相環(huán)(PLL), 提取出兩路正交信號(相位差為90° ),分別作為參考信號送到兩個相同的PSD。 PLL在工作過程中會受到種種干擾，產(chǎn)生相位鎖定誤差，直接影響到LIA的檢 測精度，這是LIA的突出缺點；另一個缺點是，對于一個待測系統(tǒng)，最經(jīng)典的 測量方法是以正弦波點頻測量方法為基礎(chǔ)的，故必須有一個激勵信號源，而LIA 不包括信號源部分。實用新型內(nèi)容本實用新型涉的目的是提供一種頻率域有源正交矢量型檢測系統(tǒng)，也可稱 為有源實虛分量頻譜;險測系統(tǒng)，具備一定功率的信號源，可以實現(xiàn)對各種待測 系統(tǒng)的激勵；實現(xiàn)對待測系統(tǒng)輸出的微弱信號進行正交矢量型檢測，即實現(xiàn)對 待測系統(tǒng)的實虛分量的頻i普^r測，以克服類似產(chǎn)品信號傳遞復雜、沒有對待測 系統(tǒng)的激勵信號源等不足。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種頻率域有源正交矢量型檢測系統(tǒng)，包括信號源部分、正交矢量檢測部 分，信號源部分包括振蕩器和功率放大器兩部分，正交矢量^r測部分由分頻電 路、超低噪聲放大器、兩個相敏檢波器、兩個低通濾波器和兩個放大器組成，振蕩器中方波信號連接到正交矢量檢測部分的分頻電路，它產(chǎn)生兩路相位差為90°的信號，作為參考信號分別送到兩個相同的相壽文^r波器；分頻電路連接至 兩相敏檢波器，相敏檢波器單向連接至低通濾波器，所述低通濾波器連接至放 大器；功率放大后的信號去激勵待測系統(tǒng)，待測系統(tǒng)的輸出連接到正交矢量檢 測部分的超低噪聲放大器，其輸出同時送到上述兩個相敏檢波器，實現(xiàn)正交矢 量型檢測(即實現(xiàn)實虛分量的分離)；這是正交矢量檢測的一個通道，必要時可 用相同的結(jié)構(gòu)組成多個通道。上述方案為模擬類型結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)也可用于數(shù)字 類型結(jié)構(gòu)。本實用新型所述的頻率域有源正交矢量型檢測系統(tǒng)的有益效果為自備一定 功率輸出的正弦波信號源，可以直接實現(xiàn)對待測系統(tǒng)的正交矢量檢測，可最大 限度地減小對待測系統(tǒng)激勵信號源的功耗，從微弱信號提取有用信號；可應(yīng)用 于物理(力學、光學、電磁學等)、化學(包括電化學等)、生物醫(yī)學等眾多學 科，配備相應(yīng)的傳感器，則可應(yīng)用于工程及產(chǎn)品的檢驗及^r測，功能全、用途 廣。


圖1是本實用新型所述的頻率域有源正交矢量型^r測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型所述的頻率域有源正交矢量型^^測系統(tǒng)的相敏檢波器的 電路圖。圖中1、信號源部分；11、振蕩器；12、功率放大器；2、正交矢量檢測 部分；21、分頻電路；22、超低噪聲放大器；23、相每丈檢波器；24、低通濾波 器；25、放大器；3、待測系統(tǒng)。
具體實施方式
如圖1-2所示，本實用新型實施例所述的頻率域有源正交矢量型檢測系統(tǒng)， 包括信號源部分1、正交矢量檢測部分2，信號源部分1包括振蕩器11和功率 放大器12兩部分，正交矢量檢測部分2由分頻電路21、超低噪聲放大器22、 兩個相敏檢波器23、兩個低通濾波器24和兩個放大器25組成，振蕩器11中方波信號連接到正交矢量檢測部分2的分頻電路21,它產(chǎn)生兩路相位差為90。的 信號，作為參考信號分別送到兩個相同的相敏檢波器23;分頻電路21連接至 兩相敏檢波器23，相每文檢波器23單向連接至低通濾波器24，所述低通濾波器 24連接至放大器25;功率放大后的信號去激勵待測系統(tǒng)3，待測系統(tǒng)3的輸出 連接到正交矢量檢測部分2的超低噪聲放大器22，其輸出同時送到上述兩個相 敏檢波器23。如圖2所示，電路選用型號為74HC4053的高速一刀雙擲模擬開關(guān)(SW), Al、 A2、 A3組成高輸入阻抗、高共模抑制比的差分放大電路。相敏檢波器23 具有良好的線性和超過120dB的動態(tài)范圍，可檢測出1微伏到幾伏的信號；從 廣義的角度來說相敏檢波器23屬于一種相關(guān)處理部件，因為干擾信號與參考信 號(frl和fr2)同頻率又同相位的幾率很小，因而有良好的壓制干擾的能力，可以 從被噪聲干擾的信號中提取有用信號。所述的頻率域有源正交矢量型檢測系統(tǒng)的工作原理為信號源部分1的振 蕩器11通過直接數(shù)字頻率合成技術(shù)產(chǎn)生一路正弦波信號和一路為參考信號fr， 參考信號fr的頻率是正弦波信號的頻率的兩倍；所述正弦波信號經(jīng)功率放大器 12放大到Asincot后傳輸?shù)酱郎y系統(tǒng)3,作為待測系統(tǒng)3的激勵的信號源，待測 系統(tǒng)3的輸出信號經(jīng)過超低噪聲放大器22放大K倍后，同時送到兩并列的相 敏檢波器23;另 一路參考信號fr直接傳輸?shù)秸皇噶繖z測部分2的分頻電路21, 并經(jīng)過分頻電鴻4莫塊21轉(zhuǎn)換成與sincot同相以及相位差為90°的兩個信號frl、 fr2,之后再分別送到兩并列的相壽文;險波器23, frl、和fr2分別作為兩并列的相 敏^r波器23的參考信號；所述兩相每丈;險波器23的輸出信號分別經(jīng)過兩相對的 低通濾波器24濾除交流信號后，剩余的直流信號經(jīng)放大器25放大后作為待測 信號的實分量Re Bsin(cot+(p)和虛分量Im Bsin(cot+(p)。所述的待測系統(tǒng)3輸出的 待測信號Bsin(rot+cp)是一個矢量，可以分解成為實分量Re Bsin(cot+cp)和虛分量Im Bsin((ot+cp),實、虛分量為正交關(guān)系，兩個相每文檢波器23的功能就是分離出待 測信號的實、虛分量。
權(quán)利要求1、一種頻率域有源正交矢量型檢測系統(tǒng)，包括信號源部分(1)、正交矢量檢測部分(2)，其特征在于信號源部分(1)包括振蕩器(11)和功率放大器(12)兩部分，正交矢量檢測部分(2)由分頻電路(21)、超低噪聲放大器(22)、兩個相敏檢波器(23)、兩個低通濾波器(24)和兩個放大器(25)組成；振蕩器(11)中方波信號連接到正交矢量檢測部分(2)的分頻電路(21)，其產(chǎn)生兩路相位差為90°的信號并作為參考信號分別送到兩個相同的相敏檢波器(23)；一相敏檢波器(23)單向連接至低通濾波器(24)，所述低通濾波器(24)連接至放大器(25)，另一相敏檢波器(23)連接至低通濾波器(24)；功率放大后的信號去激勵待測系統(tǒng)(3)，待測系統(tǒng)(3)的輸出連接到正交矢量檢測部分(2)的超低噪聲放大器(22)，其輸出同時送到所述兩個相敏檢波器(23)。
專利摘要本實用新型涉及一種頻率域有源正交矢量型檢測系統(tǒng)，包括信號源部分、正交矢量檢測部分，所述信號源包括振蕩器和功率放大兩部分，振蕩器中方波信號連接到正交矢量檢測部分的分頻電路，它產(chǎn)生兩路相位差為90°的信號，作為參考信號分別送到兩個相同的相敏檢波器；功率放大后的信號去激勵待測系統(tǒng)，待測系統(tǒng)的輸出連接到正交矢量檢測部分的超低噪聲放大器，其輸出同時送到上述兩個相敏檢波器。本實用新型有益效果實現(xiàn)了對待測信號的正交矢量型檢測，提高測量靈敏度和測量精度，功能全、用途廣。
文檔編號G01R23/00GK201222082SQ20082011868
公開日2009年4月15日 申請日期2008年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月2日
發(fā)明者張曉飛, 耿麗霞, 魯永康 申請人:魯永康