CN109962680A - 一种非相敏解调电路及解调方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种非相敏解调电路及解调方法，其中，非相敏解调电路可以包括：整流电路、求和电路和滤波电路；整流电路用于接收线性可变差动变压器LVDT传感器或旋转可变差动变压器RVDT传感器输出的差分交流信号，并对差分交流信号中的正相信号和负相信号进行整流，得到整流后正相信号和整流后负相信号；与整流电路的输出相连的求和电路，用于对整流后正相信号和整流后负相信号进行求和，得到求和后信号；与求和电路的输出相连的滤波电路，用于对求和后信号进行滤波，得到直流模拟信号。如此，能够降低电路参数调整的复杂度。

Description

一种非相敏解调电路及解调方法

技术领域

本发明涉及飞行控制技术领域，特别是涉及一种非相敏解调电路及解调方法。

背景技术

线性可变差动变压器(Linear Variable Differential Transformer，LVDT)/旋转可变差动变压器(Rotary Variable Differential Transformer，RVDT)是在飞机飞行控制系统中用于对飞机舵面作动装置进行检测的线位移/角位移传感器，是飞行控制系统中的重要组成部分之一。

LVDT传感器或RVDT传感器的输出信号常用于建立飞机的动态状态，以实现对飞机的精确控制。具体地，通过非相敏解调电路将LVDT传感器或RVDT传感器输出的差分交流信号调整为直流模拟信号，其中，将LVDT传感器或RVDT传感器输出的差分交流信号通过非相敏解调电路进行调整时，LVDT传感器或RVDT传感器中的中心抽头接地；然后通过AD(AnalogDigital，模拟信号/数字信号)采样将直流模拟信号转换为数字信号，进而通过数字信号实现对飞机的控制。

现有的一种非相敏解调电路中，包括两个整流模块、减法模块和一阶滤波模块，其中，减法模块和一阶滤波模块复用，即通过同一电路同时实现减法模块的功能和一阶滤波模块的功能，将差分交流电路中正相信号和负相信号分别经过两个整流模块进行整流，将整流后的信号经过减法模块和一阶滤波模块进行调整。现有技术中，对信号进行滤波与对信号进行增益调整通过同一电路实现，如此使得信号滤波参数调整与信号增益调整耦合，电路参数调整较为困难。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种非相敏解调电路及解调方法，以降低电路参数调整的复杂度。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种非相敏解调电路，包括：整流电路、求和电路和滤波电路；

所述整流电路用于接收线性可变差动变压器LVDT传感器或旋转可变差动变压器RVDT传感器输出的差分交流信号，并对所述差分交流信号中的正相信号和负相信号进行整流，得到整流后正相信号和整流后负相信号；

与所述整流电路的输出相连的所述求和电路，用于对所述整流后正相信号和所述整流后负相信号进行求和，得到求和后信号；

与所述求和电路的输出相连的所述滤波电路，用于对所述求和后信号进行滤波，得到直流模拟信号。

可选的，所述整流电路包括：正向整流电路和反向整流电路；

所述反向整流电路用于对所述正相信号进行反向整流，得到所述整流后正相信号；

所述正向整流电路用于对所述负相信号进行正向整流，得到所述整流后负相信号。

可选的，所述反向整流电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第十一电阻、第十二电阻、第一运算放大器、第三运算放大器、第一二极管和第二二极管；

其中，所述第一电阻的一端接收所述正相信号，且与所述第四电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端分别与所述第一运算放大器的反相输入端、所述第一二极管的正极以及所述第三电阻的一端相连，所述第一二极管的负极分别与所述第一运算放大器的输出端、所述第二二极管的正极相连，所述第三电阻的另一端分别与所述第二二极管的负极、所述第五电阻的一端相连，所述第五电阻的另一端、所述第四电阻的另一端、所述第十二电阻的一端分别与所述第三运算放大器的反相输入端相连，所述第十二电阻的另一端与所述第三运算放大器的输出端相连，所述第二电阻的一端与所述第一运算放大器的同相输入端相连，所述第二电阻的另一端接地；

所述正向整流电路包括：第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第二运算放大器、第三运算放大器、第三二极管和第四二极管；

其中，所述第六电阻的一端接收所述负相信号，且与所述第九电阻的一端相连，所述第六电阻的另一端分别与所述第二运算放大器的反相输入端、所述第三二极管的负极以及所述第八电阻的一端相连，所述第三二极管的正极分别与所述第二运算放大器的输出端、所述第四二极管的负极相连，所述第八电阻的另一端分别与所述第四二极管的正极、所述第十电阻的一端相连，所述第九电阻的另一端、所述第十电阻的另一端与所述第三运算放大器的反相输入端相连，所述第十一电阻的一端与所述第三运算放大器的同相输入端相连，所述第十一电阻的另一端接地，所述第七电阻的一端与所述第二运算放大器的同相输入端相连，所述第七电阻的另一端接地。

可选的，所述求和电路包括：所述第三运算放大器、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第九电阻、所述第十电阻、所述第十一电阻和所述第十二电阻；

其中，所述第十一电阻的一端与所述第三运算放大器的同相输入端相连，所述第十一电阻的另一端接地；所述第十电阻的一端与所述第四二极管的正极相连，所述第十电阻的另一端与所述第三运算放大器的同相输入端、所述第四电阻的另一端、所述第五电阻的另一端、所述第九电阻的另一端以及所述第十二电阻的一端相连，所述第十二电阻的另一端与所述第三运算放大器的输出端相连。

可选的，所述滤波电路包括：第四运算放大器、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第一电容和第二电容；

所述第十三电阻的一端接地，所述第十三电阻的另一端、所述第十五电阻的一端与所述第四运算放大器的反相输入端相连，所述第十四电阻的一端与所述第四运算放大器的同相输入端以及所述第二电容的一端相连，所述第十四电阻的另一端与所述第三运算放大器的输出端以及所述第一电容的一端相连，所述第二电容的另一端接地，所述第十六电阻的一端分别与所述第一电容的另一端、所述第四运算放大器的输出端、所述第十五电阻的另一端相连，所述第十六电阻的另一端输出所述直流模拟信号。

第二方面，本发明实施例提供了一种解调方法，应用于上述第一方面提供的非相敏解调电路，所述方法包括：

接收线性可变差动变压器LVDT传感器或旋转可变差动变压器RVDT传感器输出的差分交流信号，并对所述差分交流信号中的正相信号和负相信号进行整流，得到整流后正相信号和整流后负相信号；

对所述整流后正相信号和所述整流后负相信号进行求和，得到求和后信号；

对所述求和后信号进行滤波，得到直流模拟信号。

可选的，对所述差分交流信号中的正相信号和负相信号进行整流，得到整流后正相信号和整流后负相信号，包括：

对所述正相信号进行反向整流得到负半周馒头波，所述负半周馒头波为所述整流后正相信号；

对所述负相信号进行正向整流得到正半周馒头波，所述正半周馒头波为所述整流后负相信号。

本发明实施例提供的非相敏解调电路及解调方法，可以包括一种非相敏解调电路，包括整流电路、求和电路和滤波电路；整流电路用于接收线性可变差动变压器LVDT传感器或旋转可变差动变压器RVDT传感器输出的差分交流信号，并对差分交流信号中的正相信号和负相信号进行整流，得到整流后正相信号和整流后负相信号；与整流电路的输出相连的求和电路，用于对整流后正相信号和整流后负相信号进行求和，得到求和后信号；与求和电路的输出相连的滤波电路，用于对求和后信号进行滤波，得到直流模拟信号。如此，将对信号进行滤波与对信号进行运放分开，使得信号滤波与信号增益调整解耦，能够降低电路参数调整的复杂度。同时，还能够扩展增益可调范围，能够提高非相敏解调电路的通用性。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上的所有优点。

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为本发明实施例提供的非相敏解调电路的一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的应用于上述非相敏解调电路的解调方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的非相敏解调电路的另一种结构示意图。

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做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。

LVDT传感器或RVDT传感器输出为差分交流信号，差分交流信号包括正相信号和负相信号，正相信号和负相信号之间的差值信号的幅值会随LVDT或RVDT内部铁芯的位置变化而变化。本发明实施例中通过非相敏解调电路将LVDT传感器或RVDT传感器输出的差分交流信号调整为直流模拟信号，其中，将LVDT传感器或RVDT传感器输出的差分交流信号通过非相敏解调电路进行调整时，LVDT传感器或RVDT传感器中的中心抽头接地；然后通过AD采样将直流模拟信号转换为数字信号，进而通过数字信号实现对飞机的控制。

本发明实施例提供了一种非相敏解调电路，如图1所示，可以包括：整流电路101、求和电路102和滤波电路103。

整流电路101用于接收线性可变差动变压器LVDT传感器或旋转可变差动变压器RVDT传感器输出的差分交流信号，并对差分交流信号中的正相信号和负相信号进行整流，得到整流后正相信号和整流后负相信号。

与整流电路101的输出相连的求和电路102，用于对整流后正相信号和整流后负相信号进行求和，得到求和后信号。

与求和电路102的输出相连的滤波电路103，用于对求和后信号进行滤波，得到直流模拟信号。

本发明实施例中，将对信号进行滤波与对信号进行运放分开，使得信号滤波与信号增益调整解耦，能够降低电路参数调整的复杂度。同时，还能够扩展增益可调范围，能够提高非相敏解调电路的通用性。

本发明一种可选的实施例中，分别通过反向整流电路和正向整流电路对正相信号和负相信号进行整流。

具体地，整流电路可以包括：正向整流电路和反向整流电路；反向整流电路用于对正相信号进行反向整流，得到整流后正相信号；正向整流电路用于对负相信号进行正向整流，得到整流后负相信号。

反向整流电路可以包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第十一电阻、第十二电阻、第一运算放大器、第三运算放大器、第一二极管和第二二极管。

其中，第一电阻的一端接收正相信号，且与第四电阻的一端相连，第一电阻的另一端分别与第一运算放大器的反相输入端、第一二极管的正极以及第三电阻的一端相连，第一二极管的负极分别与第一运算放大器的输出端、第二二极管的正极相连，第三电阻的另一端分别与第二二极管的负极、第五电阻的一端相连，第五电阻的另一端、第四电阻的另一端、第十二电阻的一端分别与第三运算放大器的反相输入端相连，第十二电阻的另一端与第三运算放大器的输出端相连，第二电阻的一端与第一运算放大器的同相输入端相连，第二电阻的另一端接地。

正向整流电路可以包括：第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第二运算放大器、第三运算放大器、第三二极管和第四二极管。

其中，第六电阻的一端接收负相信号，且与第九电阻的一端相连，第六电阻的另一端分别与第二运算放大器的反相输入端、第三二极管的负极以及第八电阻的一端相连，第三二极管的正极分别与第二运算放大器的输出端、第四二极管的负极相连，第八电阻的另一端分别与第四二极管的正极、第十电阻的一端相连，第九电阻的另一端、第十电阻的另一端与第三运算放大器的反相输入端相连，第十一电阻的一端与第三运算放大器的同相输入端相连，第十一电阻的另一端接地，第七电阻的一端与第二运算放大器的同相输入端相连，第七电阻的另一端接地。

对正相信号进行整流得到负半周馒头波，对负相信号进行整流得到正半周馒头波。本发明实施例提供的正向整流电路和反向整流电路均是精密整流电路，匹配电阻种类较少，且增益可调整范围较大，可大于1也可小于1，适用范围较宽。

本发明实施例中通过二极管的巧妙设置，整流电路和求和电路可共用，一种可选的实施例中，求和电路可以包括：第三运算放大器、第四电阻、第五电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻；其中，组成求和电路的器件：第三运算放大器、第四电阻、第五电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻是组成整流电路的部分器件。

其中，第十一电阻的一端与第三运算放大器的同相输入端相连，第十一电阻的另一端接地；第十电阻的一端与第四二极管的正极相连，第十电阻的另一端与第三运算放大器的同相输入端、第四电阻的另一端、第五电阻的另一端、第九电阻的另一端以及第十二电阻的一端相连，第十二电阻的另一端与第三运算放大器的输出端相连。

本发明实施例中通过运算放大器以及外围电阻搭建求和电路，由于整流后正相信号是对正相信号进行反向整流得到的以及整流后负相信号是对负相信号进行反向整流得到的，求和电路等效于对整流后的整流后正相信号以及整流后负相信号求差。

滤波电路可以包括：第四运算放大器、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第一电容和第二电容。

第十三电阻的一端接地，第十三电阻的另一端、第十五电阻的一端与第四运算放大器的反相输入端相连，第十四电阻的一端与第四运算放大器的同相输入端以及第二电容的一端相连，第十四电阻的另一端与第三运算放大器的输出端以及第一电容的一端相连，第二电容的另一端接地，第十六电阻的一端分别与第一电容的另一端、第四运算放大器的输出端、第十五电阻的另一端相连，第十六电阻的另一端输出直流模拟信号。

本发明实施例提供的滤波电路可以组成二阶巴特沃斯滤波器，滤波功能独立，参数调整灵活，滤波效果好，能够提高信号精度，同时信号时域及频率特性均得到优化。

本发明实施例提供了一个具体实施例，非相敏解调电路如图3所示。

第一电阻R1的一端接收LVDT传感器或旋转可变差动变压器RVDT传感器输出的差分交流信号中的正相信号，如信号1LVDT+，且与第四电阻R4的一端相连，第一电阻R1的另一端分别与第一运算放大器N1B的反相输入端、第一二极管V1的正极以及第三电阻R3的一端相连，第一二极管V1的负极分别与第一运算放大器N1B的输出端、第二二极管V2的正极相连，第三电阻R3的另一端分别与第二二极管V2的负极、第五电阻R5的一端相连，第五电阻R5的另一端、第四电阻R4的另一端、第十二电阻R12的一端分别与第三运算放大器N1A的反相输入端相连，第十二电阻R12的另一端与第三运算放大器N1A的输出端相连，第二电阻R2的一端与第一运算放大器N1B的同相输入端相连，第二电阻R2的另一端接地。

第六电阻R6的一端接收LVDT传感器或旋转可变差动变压器RVDT传感器输出的差分交流信号中的负相信号，如信号1LVDT-，且与第九电阻R9的一端相连，第六电阻R6的另一端分别与第二运算放大器N1C的反相输入端、第三二极管V3的负极以及第八电阻R8的一端相连，第三二极管V3的正极分别与第二运算放大器N1C的输出端、第四二极管V4的负极相连，第八电阻R8的另一端分别与第四二极管V4的正极、第十电阻R10的一端相连，第九电阻R9的另一端、第十电阻R10的另一端与第三运算放大器N1A的反相输入端相连，第十一电阻R11的一端与第三运算放大器N1A的同相输入端相连，第十一电阻R11的另一端接地，第七电阻R7的一端与第二运算放大器N1C的同相输入端相连，第七电阻R7的另一端接地。

第十三电阻R13的一端接地，第十三电阻R13的另一端、第十五电阻R15的一端与第四运算放大器N1D的反相输入端相连，第十四电阻R14的一端与第四运算放大器N1D的同相输入端以及第二电容C2的一端相连，第十四电阻R14的另一端与第三运算放大器N1A的输出端以及第一电容C1的一端相连，第二电容C2的另一端接地，第十六电阻R16的一端分别与第一电容C1的另一端、第四运算放大器N1D的输出端、第十五电阻R15的另一端相连，第十六电阻R16的另一端输出直流模拟信号，如信号1LVDTD。

本发明实施例提供的非相敏解调电路，能够实现精密整流电路的灵活应用，电路组合简化设计，滤波参数设置。能够解决现有非相敏解调电路的通用性问题，参数调整简单，调整范围大，同时，采用压控二阶滤波电路提取有效信号，能够信号时域响应，能够信号解调精度。

本发明实施例还提供了一种解调方法，应用于上述实施例中的非相敏解调电路，如图2所示，可以包括：

S201，接收线性可变差动变压器LVDT传感器或旋转可变差动变压器RVDT传感器输出的差分交流信号，并对差分交流信号中的正相信号和负相信号进行整流，得到整流后正相信号和整流后负相信号。

S202，对整流后正相信号和整流后负相信号进行求和，得到求和后信号。

S203，对求和后信号进行滤波，得到直流模拟信号。

可选的，对差分交流信号中的正相信号和负相信号进行整流，得到整流后正相信号和整流后负相信号，包括：

对正相信号进行反向整流得到负半周馒头波，负半周馒头波为整流后正相信号；对负相信号进行正向整流得到正半周馒头波，正半周馒头波为整流后负相信号。

本发明实施例中，将对信号进行滤波与对信号进行运放分开，使得信号滤波与信号增益调整解耦，能够降低电路参数调整的复杂度。同时，还能够扩展增益可调范围，能够提高非相敏解调电路的通用性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于非相敏解调电路实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见非相敏解调电路实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种非相敏解调电路，其特征在于，包括：整流电路、求和电路和滤波电路；

所述整流电路用于接收线性可变差动变压器LVDT传感器或旋转可变差动变压器RVDT传感器输出的差分交流信号，并对所述差分交流信号中的正相信号和负相信号进行整流，得到整流后正相信号和整流后负相信号；

与所述整流电路的输出相连的所述求和电路，用于对所述整流后正相信号和所述整流后负相信号进行求和，得到求和后信号；

与所述求和电路的输出相连的所述滤波电路，用于对所述求和后信号进行滤波，得到直流模拟信号。

2.根据权利要求1所述的非相敏解调电路，其特征在于，所述整流电路包括：正向整流电路和反向整流电路；

所述反向整流电路用于对所述正相信号进行反向整流，得到所述整流后正相信号；

所述正向整流电路用于对所述负相信号进行正向整流，得到所述整流后负相信号。

3.根据权利要求2所述的非相敏解调电路，其特征在于，所述反向整流电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第十一电阻、第十二电阻、第一运算放大器、第三运算放大器、第一二极管和第二二极管；

其中，所述第一电阻的一端接收所述正相信号，且与所述第四电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端分别与所述第一运算放大器的反相输入端、所述第一二极管的正极以及所述第三电阻的一端相连，所述第一二极管的负极分别与所述第一运算放大器的输出端、所述第二二极管的正极相连，所述第三电阻的另一端分别与所述第二二极管的负极、所述第五电阻的一端相连，所述第五电阻的另一端、所述第四电阻的另一端、所述第十二电阻的一端分别与所述第三运算放大器的反相输入端相连，所述第十二电阻的另一端与所述第三运算放大器的输出端相连，所述第二电阻的一端与所述第一运算放大器的同相输入端相连，所述第二电阻的另一端接地；

所述正向整流电路包括：第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第二运算放大器、第三运算放大器、第三二极管和第四二极管；

其中，所述第六电阻的一端接收所述负相信号，且与所述第九电阻的一端相连，所述第六电阻的另一端分别与所述第二运算放大器的反相输入端、所述第三二极管的负极以及所述第八电阻的一端相连，所述第三二极管的正极分别与所述第二运算放大器的输出端、所述第四二极管的负极相连，所述第八电阻的另一端分别与所述第四二极管的正极、所述第十电阻的一端相连，所述第九电阻的另一端、所述第十电阻的另一端与所述第三运算放大器的反相输入端相连，所述第十一电阻的一端与所述第三运算放大器的同相输入端相连，所述第十一电阻的另一端接地，所述第七电阻的一端与所述第二运算放大器的同相输入端相连，所述第七电阻的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的非相敏解调电路，其特征在于，所述求和电路包括：所述第三运算放大器、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第九电阻、所述第十电阻、所述第十一电阻和所述第十二电阻；

其中，所述第十一电阻的一端与所述第三运算放大器的同相输入端相连，所述第十一电阻的另一端接地；所述第十电阻的一端与所述第四二极管的正极相连，所述第十电阻的另一端与所述第三运算放大器的同相输入端、所述第四电阻的另一端、所述第五电阻的另一端、所述第九电阻的另一端以及所述第十二电阻的一端相连，所述第十二电阻的另一端与所述第三运算放大器的输出端相连。

5.根据权利要求4所述的非相敏解调电路，其特征在于，所述滤波电路包括：第四运算放大器、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第一电容和第二电容；

所述第十三电阻的一端接地，所述第十三电阻的另一端、所述第十五电阻的一端与所述第四运算放大器的反相输入端相连，所述第十四电阻的一端与所述第四运算放大器的同相输入端以及所述第二电容的一端相连，所述第十四电阻的另一端与所述第三运算放大器的输出端以及所述第一电容的一端相连，所述第二电容的另一端接地，所述第十六电阻的一端分别与所述第一电容的另一端、所述第四运算放大器的输出端、所述第十五电阻的另一端相连，所述第十六电阻的另一端输出所述直流模拟信号。

6.一种解调方法，其特征在于，应用于权利要求1至5任一项所述的非相敏解调电路，所述方法包括：

接收线性可变差动变压器LVDT传感器或旋转可变差动变压器RVDT传感器输出的差分交流信号，并对所述差分交流信号中的正相信号和负相信号进行整流，得到整流后正相信号和整流后负相信号；

对所述整流后正相信号和所述整流后负相信号进行求和，得到求和后信号；

对所述求和后信号进行滤波，得到直流模拟信号。

7.根据权利要求6所述的解调方法，其特征在于，对所述差分交流信号中的正相信号和负相信号进行整流，得到整流后正相信号和整流后负相信号，包括：

对所述正相信号进行反向整流得到负半周馒头波，所述负半周馒头波为所述整流后正相信号；

对所述负相信号进行正向整流得到正半周馒头波，所述正半周馒头波为所述整流后负相信号。