CN105092081B - 防干扰温度信号接收器及信号处理方法 - Google Patents
防干扰温度信号接收器及信号处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种防干扰温度信号接收器及信号处理方法，包括数字信号处理芯片、发射锁相环本振、固定中频振荡器、第一混频器、第一带通滤波器、功放模块、收发模块、第二带通滤波器、低噪声放大器、接收锁相环本振、第二混频器、接收中频滤波器、接收第二本振、第三混频器和电源电路。其中数字信号处理芯片提前向发射锁相环本振发送的发射信号频率高于或低于基准信号频率，由于固定中频振荡器产生的中频信号和发射锁相环本振获得的稳定的发射信号经第一混频器混频后获得的第一中间信号频率与基准信号频率一致，保证了发射和接收同频率，同时又解决了信号干扰问题，使测量的温度数据更加准确。
Description
技术领域
本发明属于无线射频技术与声表面波技术的交叉应用，尤其涉及一种无线防干扰温度信号接收器及信号处理方法。
背景技术
测温系统通常是基于声表谐振器的原理和特性设计而成，采用接收和发射同频率、接收和发射时段不同的工作方式。从原理上说，采用接收和发射时段不同的工作方式应该不存在收发干扰问题，但由于接收和发射本振电路采用锁相环频率合成器技术，从数字信号处理芯片发出频率到锁相环本振稳定输出工作频率至少需要500微秒，接收端接收到数据后也需要20微秒，这样就导致发射接收频率信号和发射下一次发射频率信号的基本上同步的情况，发射和接收信号时就会相互干扰，导致测定的温度不准确。
发明内容
本发明提出一种防干扰温度信号接收器及信号处理方法，解决了现有技术中发射和接收时频率相互干扰的问题。
一种防干扰温度信号接收器，包括数字信号处理芯片、发射锁相环本振、固定中频振荡器、第一混频器、第一带通滤波器、功放模块、收发模块、第二带通滤波器、低噪声放大器、接收锁相环本振、第二混频器、接收中频滤波器、接收第二本振、第三混频器和电源电路，其中：
数字信号处理芯片，用于产生发射信号和基准信号分别发送到发射锁相环本振和接收锁相环本振，同时对第三中间信号进行处理得到温度数据；
发射锁相环本振，接收并处理发射信号，得到稳定的发射信号；
固定中频振荡器，产生并发送中频信号到第一混频器；
第一混频器，用于将稳定的发射信号和中频信号进行混频获得第一中间信号，第一中间信号的频率与基准信号的频率一致；
第一带通滤波器，对第一中间信号进行滤波；
功放模块，对第一带通滤波器滤波后的信号进行放大；
收发模块，用于将功放模块放大后的信号做为激励信号发射，并接收传感器传回的响应信号；
第二带通滤波器，对响应信号进行滤波；
低噪声放大器，用于将第二带通滤波器滤波后的信号进行放大；
接收锁相环本振，接收并处理基准信号，得到稳定的基准信号；
第二混频器，用于将低噪声放大器放大后的信号和稳定的基准信号进行混频得第二中间信号；
接收中频滤波器，对第二中间信号进行滤波；
接收第二本振，用于产生低频信号，并将低频信号发送到第三混频器；
第三混频器，用于将接收中频滤波器滤波后的信号和低频信号进行混频得到第三中间信号；
电源电路，用于对整个装置提供电源。
一种防干扰温度信号接收器的信号处理方法，该方法包括：
a.发射激励信号
数字信号处理芯片提前向发射锁相环本振发送发射信号，发射信号频率高于或低于基准信号频率；
发射锁相环本振对发射信号进行处理得到稳定的发射信号；
第一混频器将稳定的发射信号和固定中频振荡器产生的中频信号进行混频获得第一中间信号，第一中间信号的频率与基准信号的频率一致；
第一带通滤波器对第一中间信号进行滤波获得已滤波第一中间信号；
已滤波第一中间信号经功放模块放大后，将放大后的信号经收发模块作为激励信号发射；
b.接收并处理响应信号得到温度数据
收发模块接收传感器传回的响应信号；
同时，数字信号处理芯片向接收锁相环本振发送基准信号；
第二带通滤波器对响应信号进行滤波获得滤波后的响应信号；
滤波后的响应信号经低噪声放大器放大后获得放大后的第一中间信号；
放大后的第一中间信号与基准信号经第二混频器进行混频获得第二中间信号；
接收中频滤波器对第二中间信号进行滤波，获得滤波后的第二中间信号；
第三混频器对滤波后的第二中间信号和第二本振发送的低频信号进行混频后获得第三中间信号；
数字信号处理芯片对第三中间信号进行处理，得到温度数据。
本发明通过数字信号处理芯片提前向发射锁相环本振发送发射信号，该发送信号频率高于或低于基准信号的频率，发射信号经发射锁相环本振后获得稳定的发射信号，第一混频器将固定中频振荡器产生中频信号和稳定的发射信号混频后获得与接收锁相环本振基准信号的频率一致，即保证温度信号接收器的正常工作又避免了由于锁相环的特性引起的发射和接收信号基本同步的情况下的信号的干扰问题，使测量的温度数据更加准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明防干扰温度信号接收器的电路方框图；
图2为本发明防干扰温度信号接收器收发模块的电路原理图。
图中，1-收发开关；2-天线选择开关；2-1-第一天线选择开关；2-2-第二天线选择开关；2-3-第三天线选择开关；3-天线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的防干扰温度信号接收器包括数字信号处理芯片、发射锁相环本振、固定中频振荡器、第一混频器、第一带通滤波器、功放模块、收发模块、第二带通滤波器、低噪声放大器、接收锁相环本振、第二混频器、接收中频滤波器、接收第二本振、第三混频器和电源电路。发射激励信号时：数字信号处理芯片提前向发射锁相环本振发送发射信号，发射信号频率高于或低于基准信号频率，经发射锁相环本振处理后得到稳定的发射信号并发送到第一混频器，固定中频振荡器产生中频信号并发送到第一混频器，第一混频器对稳定的发射信号和固定中频振荡器发送的中频信号进行混频处理，混频后获得第一中间信号，第一中间信号的频率与基准信号的频率一致，第一中间信号经第一带通滤波器滤波后得到滤波后的第一中间信号，滤波后的第一中间信号经功放模块放大后获得放大后的第一中间信号，放大后的第一中间信号作为激励信号通过收发模块发射出去。举例来说，数字信号处理芯片向发射锁相环本振发送的发射信号为755.5MHz的频率信号，固定中频振荡器产生320MHz的中频信号，发射信号和中频信号经第一混频器混频后的第一中间信号为435.5MHz，数字信号处理芯片向接收锁相环本振发送的基准信号频率435.5MHz，这样第一中间信号的频率和基准信号的频率一致，保证了发射和接收同频率。接收响应信号并处理得到温度数据时：收发模块接收传感器传回的响应信号，将响应信号发送到第二带通滤波器滤波后得到滤波后的响应信号，滤波后的响应信号为具有一定的带宽的频率信号，滤波后的响应信号经低噪声放大器放大后与数字信号处理芯片向接收锁相环本振发送的基准信号经第二混频器进行混频处理获得第二中间信号，第二中间信号经接收中频滤波器滤波后获得滤波后的第二中间信号，滤波后的第二中间信号与接收第二本振发送的低频信号经第三混频器进行混频后获得第三中间信号，第三中间信号发送到数字信号处理芯片进行分析处理，得到温度数据。电源电路为整个防干扰温度信号接收器提供电源。
如图2所示，本发明的收发模块，包括收发开关1、天线选择开关2和天线3。天线选择开关包括第一天线选择开关2-1、第二天线选择开关2-2和第三天线选择开关2-3；这里的天线选择开关还可以超过3个。收发开关1并联多个天线选择开关，能够接收不同的响应信号，为便于进行信号收发方向的选择收发开关1采用双路控制开关，天线选择开关2选用单路开关，发射信号和接收信号时选用不同的通路；天线3的数量至少1个。
数字信号处理芯片提前向发射锁相环本振发送的发射信号频率高于或低于基准信号频率，由于固定中频振荡器产生的中频信号和发射锁相环本振获得的稳定的发射信号经第一混频器混频后获得的第一中间信号的频率与基准信号的频率一致，保证了发射和接收同频率，同时又解决了由于从数字信号处理芯片发送发射信号到发射锁相环本振时由于锁相环的特征引起的发送发射信号和发送基准信号基本上同步时信号频率相同时引起的信号干扰问题，使测量的温度数据更加准确。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种防干扰温度信号接收器，其特征在于：包括数字信号处理芯片、发射锁相环本振、固定中频振荡器、第一混频器、第一带通滤波器、功放模块、收发模块、第二带通滤波器、低噪声放大器、接收锁相环本振、第二混频器、接收中频滤波器、接收第二本振、第三混频器和电源电路，其中：
数字信号处理芯片，用于产生发射信号和基准信号分别发送到发射锁相环本振和接收锁相环本振，同时对第三中间信号进行处理得到温度数据；
发射锁相环本振，接收并处理所述发射信号，得到稳定的发射信号；
固定中频振荡器，产生并发送中频信号到第一混频器；
第一混频器，用于将所述稳定的发射信号和所述中频信号进行混频获得第一中间信号，所述第一中间信号的频率与基准信号的频率一致；
第一带通滤波器，对所述第一中间信号进行滤波；
功放模块，对所述第一带通滤波器滤波后的信号进行放大；
收发模块，用于将所述功放模块放大后的信号做为激励信号发射，并接收传感器传回的响应信号；
第二带通滤波器，对所述响应信号进行滤波；
低噪声放大器，用于将所述第二带通滤波器滤波后的信号进行放大；
接收锁相环本振，接收并处理所述基准信号，得到稳定的基准信号；
第二混频器，用于将所述低噪声放大器放大后的信号和所述稳定的基准信号进行混频得第二中间信号；
接收中频滤波器，对所述第二中间信号进行滤波；
接收第二本振，用于产生低频信号，并将所述低频信号发送到第三混频器；
第三混频器，用于将所述接收中频滤波器滤波后的信号和所述低频信号进行混频得到第三中间信号；
电源电路，用于对整个装置提供电源。
2.根据权利要求1所述的防干扰温度信号接收器，其特征在于：所述收发模块包括收发开关、天线选择开关和天线。
3.根据权利要求2所述的防干扰温度信号接收器，其特征在于：所述收发开关为双路控制开关，所述天线选择开关为单路控制开关。
4.根据权利要求2所述的防干扰温度信号接收器，其特征在于：所述天线数量至少为1个。
5.一种防干扰温度信号接收器的信号处理方法，其特征在于，该方法包括：
a.发射激励信号
数字信号处理芯片提前向发射锁相环本振发送发射信号，所述发射信号频率高于或低于基准信号频率；
所述发射锁相环本振对所述发射信号进行处理得到稳定的发射信号；
第一混频器将所述稳定的发射信号和固定中频振荡器产生的中频信号进行混频获得第一中间信号，所述第一中间信号的频率与所述基准信号的频率一致；
第一带通滤波器对所述第一中间信号进行滤波获得已滤波第一中间信号；
所述已滤波第一中间信号经功放模块放大后，将放大后的信号经收发模块作为激励信号发射；
b.接收并处理响应信号得到温度数据
所述收发模块接收传感器传回的响应信号；
同时，所述数字信号处理芯片向接收锁相环本振发送基准信号；
第二带通滤波器对所述响应信号进行滤波获得滤波后的响应信号；
所述滤波后的响应信号经低噪声放大器放大后获得放大后的第一中间信号；
所述放大后的第一中间信号与所述基准信号经第二混频器进行混频获得第二中间信号；
接收中频滤波器对所述第二中间信号进行滤波，获得滤波后的第二中间信号；
第三混频器对所述滤波后的第二中间信号和接收第二本振发送的低频信号进行混频后获得第三中间信号；
所述数字信号处理芯片对所述第三中间信号进行处理，得到温度数据。
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