一种相位解调信号产生装置的制作方法

本申请属于信号解调电路，具体涉及高精度相敏解调参考信号发生电路和信号解调系统。

背景技术：

1、在各类交变传感信号采集系统中，相敏解调是提取微弱被测交流信号幅值、相位的核心手段。相敏解调模块必须提供一路相位匹配的稳定参考载波信号，解调精度、测量稳定性高度依赖参考信号相位的长期一致性。

2、目前行业内解调系统常用rc有源/无源移相网络生成可调相位的参考信号，相移角度由电阻阻值 r、电容容值 c、载波信号频率共同决定。这种移相网络生成的解调信号具有连续平滑、无相位阶梯误差的优势，能够满足高精度解调对信号连续性的要求。

3、但模拟移相方案也存在无法规避的缺陷：常规薄膜电阻、陶瓷电容、聚酯电容普遍存在显著温度漂移特性；当设备工作环境温度发生变化时，r、c电气参数同步偏移，同时，受限于分立器件的生产工艺、电路板走线寄生电容等因素，均会导致rc移相网络输出信号的相位随温度动态漂移，直接造成解调信号正负半周期相位分界点偏移、解调相位区间发生错乱。

4、综合，针对传统rc移相方案存在温漂大、精度低、一致性差的缺陷，现有技术缺少一种能够兼顾模拟信号连续性与数字低温漂高稳定性的解调基准信号产生装置。

技术实现思路

1、本申请针对传统 rc 移相网络阻容元件温漂导致解调参考信号相位随环境温度漂移的问题，本申请提供一种相位解调信号产生装置，采用数字移相基准约束模拟rc移相输出的电路结构，大幅提升设备精度、稳定性与工程适配性。

2、为达到上述技术目的，本申请采用如下技术方案：

3、一种相位解调信号产生装置，包括：

4、第一基准信号产生单元；

5、连接至所述第一基准信号产生单元的第二基准信号产生单元；

6、连接至所述第二基准信号产生单元的第一移相单元；

7、连接至所述第一基准信号产生单元和所述第二基准信号产生单元的第二移相单元；

8、分别连接至所述第一移相单元和所述第二移相单元的信号选通单元；

9、连接至所述信号选通单元的解调信号产生单元；

10、其中，第一移相单元配置为生成连续可调相位基准信号，为系统产生解调信号的主干信号；

11、其中，第二移相单元配置为生成离散相位基准信号，作为所述信号选通单元的通路切换控制基准信号。

12、所述第一基准信号产生单元输出端连接至所述第二基准信号产生单元的输入端和所述第二移相单元的第一输入端，所述第二基准信号产生单元输出端连接至所述第一移相单元的输入端和所述第二移相单元的第二输入端。

13、所述第二基准信号产生单元包括分频器，所述分频器对所述第一基准信号产生单元产生的第一基准信号进行固定倍率频率转换，输出第二基准信号。所述连续可调相位基准信号经所述信号选通单元选通后，分别输入到所述解调信号产生单元的不同信号通路中，产生解调信号。

14、所述信号选通单元包括信号输入端、控制端、第一输出端、第二输出端。

15、优选地，所述解调信号产生单元包括正半周期信号通路、负半周期信号通路，所述信号选通单元的第一输出端连接至正半周期信号通路，所述信号选通单元的第二输出端连接至负半周期信号通路。

16、所述高速受控选择开关采用集成极性检测功能的二选一高速精密选择开关芯片。

17、优选地，所述信号选通单元包括高速受控选择开关，所述高速受控选择开关被配置为：根据施加于所述控制端的信号极性，使所述信号选通单元的信号输入端选择性导通所述第一输出端或第二输出端，将所述信号输入端选择性导通所述正半周期信号通路或负半周期信号通路，以产生适配的解调信号。

18、优选地，所述信号选通单元根据所述第二移相单元产生的所述离散相位基准信号的周期位置，进行选择性导通输入与输出。

19、优选地，在所述离散相位基准信号的正半周期期间，所述信号选通单元选择性导通所述解调信号产生单元的正半周期信号通路。

20、优选地，在所述离散相位基准信号的负半周期期间，所述信号选通单元选择性导通所述解调信号产生单元的负半周期信号通路。

21、优选地，所述第二基准信号产生单元包括分频器，所述分频器对所述第一基准信号产生单元产生的第一基准信号进行固定倍率频率转换。

22、所述分频器为64分频器，将所述第一基准信号进行64分频后，输出第二基准信号。

23、优选地，所述第一移相单元采用rc相位生成网络，包括前置相位反转单元、连续rc相位生成单元，前置相位反转单元配置为隔离前端寄生干扰。

24、所述第一移相单元包括前置反相器、连续rc模拟移相网络，所述前置反相器的输入端连接至所述第二基准信号产生单元的输出端，所述前置反相器的输出端连接至所述连续rc模拟移相网络的输入端。

25、优选地，所述第二移相单元采用具有低温漂、高一致性的数字移位电路，通过同源时序延时的方式，形成等间隔的离散相位基准信号。

26、优选地，所述第一基准信号产生单元采用同源晶振，输出稳定的高频时钟信号clk0，作为第一基准信号；

27、优选地，所述第二基准信号产生单元对第一基准信号进行n分频，通过固定分频逻辑，输出频率为clk0/n的第二基准信号。

28、优选地，所述第二移相单元由l级移位寄存单元级联组成，所述l为大于1的正整数,同步采用第一基准信号进行同步移位，引出相位差为2π/l的l个信号抽头，每一级移位寄存单元引出一个独立信号抽头，产生一组l个相位均匀离散分布的第一相位基准信号，相邻相位基准信号的相位差为2π/l；在n=l的情况下，相位覆盖第一基准信号的一个周期。

29、优选地，所述同源晶振产生模块采用单一高精度低温漂晶振。

30、本电路通过上述结构设计取得如下技术效果：

31、1、本申请采用同源晶振分频加数字移位多路抽头输出架构，相位延时依靠同步数字移位逻辑实现，对模拟rc相移网络进行相位校准，修正电阻、电容温漂带来的相位温漂大、相位边界漂移、长期稳定性差的问题。

32、2、本申请数字控制基准与模拟解调信号同源，时序同步，实现对模拟移相网络的实时修正，最大相位误差恒定可控，能够稳定满足传感信号相敏解调精度需求。

33、3、本申请电路抗干扰能力强，采用有源反向结构，隔离模拟信号干扰问题，可精准划分解调基准信号正负半周期输出通路，相位区间判别精准、无错乱。

1.一种相位解调信号产生装置，包括第一移相单元，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的相位解调信号产生装置，其特征在于，所述高速受控选择开关被配置为：根据施加于所述控制端的信号极性，使所述信号选通单元的信号输入端选择性导通所述第一输出端或第二输出端。

3.根据权利要求1所述的相位解调信号产生装置，其特征在于，还包括输出第一基准信号的第一基准信号产生单元、输出第二基准信号的第二基准信号产生单元，所述第一基准信号产生单元输出端连接至所述第二基准信号产生单元的输入端和所述第二移相单元的第一输入端，所述第二基准信号产生单元输出端连接至所述第一移相单元的输入端和所述第二移相单元的第二输入端。

4.根据权利要求3所述的相位解调信号产生装置，其特征在于，所述第二基准信号产生单元包括分频器，所述分频器对所述第一基准信号产生单元产生的第一基准信号进行固定倍率频率转换，输出第二基准信号。

5.根据权利要求3所述的相位解调信号产生装置，其特征在于，所述第一移相单元为rc模拟移相单元，所述第二移相单元为移位寄存器式数字移相单元。

6.根据权利要求5所述的相位解调信号产生装置，其特征在于，所述移位寄存器式数字移相单元由l级移位寄存单元组成，对所述第二移相单元第二输入端的信号进行移相，所述l为大于1的正整数,每一级移位寄存单元引出一个独立信号抽头，均采用接入所述第二移相单元第一输入端的第一基准信号作为移位时钟信号。

7.根据权利要求5所述的相位解调信号产生装置，其特征在于，所述第一移相单元包括前置反相器、连续rc模拟移相网络，所述前置反相器的输入端连接至所述第二基准信号产生单元的输出端，所述前置反相器的输出端连接至所述连续rc模拟移相网络的输入端。

8.根据权利要求1所述的相位解调信号产生装置，其特征在于，所述高速受控选择开关为集成极性检测功能的二选一高速精密选择开关芯片。

9.根据权利要求6所述的相位解调信号产生装置，其特征在于，所述第一基准信号产生单元采用同源晶振，输出稳定的高频时钟信号clk0，接入所述移位寄存器式数字移相单元后，引出相位差为2π/l的l个信号抽头。

10.根据权利要求4所述的相位解调信号产生装置，其特征在于，所述分频器为64分频器，将所述第一基准信号进行64分频后，输出第二基准信号。