CN207518557U - 一种激光陀螺小抖动稳频无延迟带通滤波器 - Google Patents

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白冰
王清河
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Abstract

本实用新型公开的一种激光陀螺小抖动稳频无延迟带通滤波器，包括相互并联的基本放大电路和选频电路，选频电路包括与运算放大器的输出端分别连接的第一电阻和第一电容，运算放大器的同向输入端分别连接有第二电阻和第二电容的一端，第一电阻和第二电阻的另一端连接有第三电容的一端，第三电容的另一端接地，第一电容和第二电容的另一端连接有第三电阻的一端，第三电阻的另一端接地。本实用新型一种激光陀螺小抖动稳频无延迟带通滤波器，可以直接通过双线性变换得到滤波器参数，该滤波器对相敏信号延迟为零，带通可以做到2Hz数字化的方法进行滤波器设计，可以节省了运算量和资源，与传统的同样带宽的FIR、IIR滤波器相比提高了信噪比。

Description

一种激光陀螺小抖动稳频无延迟带通滤波器
技术领域
本实用新型属于通信设备技术领域，具体涉及一种激光陀螺小抖动稳频无延迟带通滤波器。
背景技术
激光陀螺小抖动稳频过程中的调制信号通常为2Hz，该信号需要在稳频控制过程中进行解调。目前，通常采用FIR、IIR带通滤波器解调信号。传统的FIR、IIR滤波器需要较高的滤波阶数和资源，同时伴随着较大的运算量。高阶FIR、IIR参数的确定方法基本通过计算机软件来实现，且难以循环修改大量滤波系数，具有一定的局限性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种激光陀螺小抖动稳频无延迟带通滤波器，能有效的节省运算量和资源，提高信噪比。
本实用新型所采用的技术方案是：一种激光陀螺小抖动稳频无延迟带通滤波器，包括相互并联的基本放大电路和选频电路，基本放大电路包括运算放大器，运算放大器的输出端接信号输出，运算放大器的同向输入端分别连接有第四电阻和反馈电阻的一端，第四电阻的另一端接信号输入，反馈电阻的另一端连接至运算放大器的输出端，运算放大器的反向输入端连接有第五电阻的一端，第五电阻的另一端接地；
选频电路包括与运算放大器的输出端分别连接的第一电阻和第一电容，运算放大器的同向输入端分别连接有第二电阻和第二电容的一端，第一电阻和第二电阻的另一端连接有第三电容的一端，第三电容的另一端接地，第一电容和第二电容的另一端连接有第三电阻的一端，第三电阻的另一端接地。
本实用新型的有益效果是：本实用新型一种激光陀螺小抖动稳频无延迟带通滤波器，可以直接通过双线性变换得到滤波器参数，该滤波器对相敏信号延迟为零，带通可以做到2Hz数字化的方法进行滤波器设计，可以节省了运算量和资源，与传统的同样带宽的FIR、IIR滤波器相比提高了信噪比。
附图说明
图1是本实用新型一种激光陀螺小抖动稳频无延迟带通滤波器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型提供了一种激光陀螺小抖动稳频无延迟带通滤波器，如图1所示，包括相互并联的基本放大电路和选频电路，基本放大电路包括运算放大器A，运算放大器A的输出端接信号输出，运算放大器A的同向输入端分别连接有第四电阻R4和反馈电阻Rf的一端，第四电阻R4的另一端接信号输入，反馈电阻Rf的另一端连接至运算放大器A的输出端，运算放大器A的反向输入端连接有第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端接地；如图1虚线部分所示，选频电路包括并联在反馈电阻Rf两端的双T带阻滤波器，双T带阻滤波器可以看成是1个T型低通滤波器和1个T型高通滤波器并联而成，当改变这个双T带阻滤波器的品质因数时，它就变成单一频率的陷波器，选频电路具体包括与运算放大器A的输出端分别连接的第一电阻R1和第一电容C1，运算放大器A的同向输入端分别连接有第二电阻R2和第二电容C2的一端，第一电阻R1和第二电阻R2的另一端连接有第三电容C3的一端，第三电容C3的另一端接地，第一电容C1和第二电容C2的另一端连接有第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端接地。
以上各个电子器件的取值通过以下过程得到：
先确定需要带通滤波器达到的参数要求，本例中直接给出：
R2＝R，R1＝9R，R3＝3/4R，C2＝C，C1＝1/3C，C3＝10/9C
根据选频放大电路与其传递函数：
(1)式中，Avf为基本放大器的增益；ω0为中心频率；Q0为选频电路的品质因数；Q为整体选频放大电路的品质因数；BH为带宽，其中，
Q＝(1+Avf)Q0 (2)
(1)、(2)式中，Q0＝0.356；BH＝2Hz；ω0＝2000Hz
使用脉冲响应不变法对选频电路进行数字化，得到其4KHz采样频率下的传递函数：
差分方程为：
0.9969y(n)＝0.0002x(n)-1.1772x(n-1)+1.3208x(n-2)-0.9969y(n)+1.7792y(n-1)(4)
根据(4)式完成选频电路的FPGA功能，采用Verilog硬件描述语言和自顶向下的数字系统设计方法进行电路设计和功能仿真。
由于滤波器的系数均是以小数的形式表示出来，将定点数转换为单精度浮点数，然后再进行乘加运算，最终将浮点运算的结果转换成定点数作为滤波输出。这样就在有限的数据位宽中进行有效的数据处理，不会出现溢出现象。
本实用新型一种激光陀螺小抖动稳频无延迟带通滤波器，根据双T放大选频网络的传递函数，采用双线性变换得到相应数字带通滤波器的相关参数，在FPGA中设计相应的滤波器程序，实现激光陀螺无延迟相敏解调，提高了对激光陀螺中2kHz的项敏信号的解调效率，带通滤波器的带宽窄到2Hz，无延迟，并大大节省了运算量和资源，提升了信噪比。

Claims (1)

1.一种激光陀螺小抖动稳频无延迟带通滤波器，其特征在于，包括相互并联的基本放大电路和选频电路，基本放大电路包括运算放大器(A)，运算放大器(A)的输出端接信号输出，运算放大器(A)的同向输入端分别连接有第四电阻(R4)和反馈电阻(Rf)的一端，第四电阻(R4)的另一端接信号输入，反馈电阻(Rf)的另一端连接至运算放大器(A)的输出端，运算放大器(A)的反向输入端连接有第五电阻(R5)的一端，第五电阻(R5)的另一端接地；
选频电路包括与运算放大器(A)的输出端分别连接的第一电阻(R1)和第一电容(C1)，运算放大器(A)的同向输入端分别连接有第二电阻(R2)和第二电容(C2)的一端，第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的另一端连接有第三电容(C3)的一端，第三电容(C3)的另一端接地，第一电容(C1)和第二电容(C2)的另一端连接有第三电阻(R3)的一端，第三电阻(R3)的另一端接地。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112350687A (zh) * 2020-10-29 2021-02-09 天津飞旋科技有限公司 硬件滤波装置、方法和系统

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