JP2002257547A - 多重変調された信号の同期復調のための方法及び装置 - Google Patents
多重変調された信号の同期復調のための方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の解決手段に比べて同期復調に対するコ
ストを大幅に低減できる手段を提供すること。 【解決手段】 第１の電気信号を、回転レートセンサの
固有振動周波数に対して時間的に固定された位相関係を
有するように生成する。
ストを大幅に低減できる手段を提供すること。 【解決手段】 第１の電気信号を、回転レートセンサの
固有振動周波数に対して時間的に固定された位相関係を
有するように生成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転レートセンサ
が、固有共振周波数で振動するバネ−質量体システム
と、該バネ−質量体システムに作用するコリオリ作用な
いし回転レートを求めるための少なくとも１つのコンデ
ンサとを有しており、前記回転レートは、この回転レー
トによって引き起こされる少なくとも１つのコンデンサ
の時間的に可変のキャパシタンス変化を用いて、多重変
調された電気信号の多重的復調によって求められ、前記
多重変調された電気信号は、時間的に可変の第１の電気
信号と、これに重畳する、回転レートセンサ固有振動周
波数の第２の電気信号とを有し、前記第２の電気信号の
振幅は、少なくとも１つのコンデンサの時間的に可変の
キャパシタンス変化に相応して変調されている、回転レ
ートセンサの多重変調された回転レート信号の同期復調
のための方法及び装置に関している。
が、固有共振周波数で振動するバネ−質量体システム
と、該バネ−質量体システムに作用するコリオリ作用な
いし回転レートを求めるための少なくとも１つのコンデ
ンサとを有しており、前記回転レートは、この回転レー
トによって引き起こされる少なくとも１つのコンデンサ
の時間的に可変のキャパシタンス変化を用いて、多重変
調された電気信号の多重的復調によって求められ、前記
多重変調された電気信号は、時間的に可変の第１の電気
信号と、これに重畳する、回転レートセンサ固有振動周
波数の第２の電気信号とを有し、前記第２の電気信号の
振幅は、少なくとも１つのコンデンサの時間的に可変の
キャパシタンス変化に相応して変調されている、回転レ
ートセンサの多重変調された回転レート信号の同期復調
のための方法及び装置に関している。
【０００２】
【従来の技術】公知の電気機械式回転レートセンサ、例
えばマイクロメカニカルな回転レートセンサは、バネ−
質量体システムで表わされ、この場合コリオリ作用がセ
ンサの回転レートの測定のために利用されている。セン
サないしシステムの回転のもとでは、システムの質量体
が偏倚し、この偏倚が回転レートの確定のために容量的
に求められる。回転レートセンサの稼働のもとでは回転
レートセンサのバネ−質量体システムがその固有共振周
波数ｆｚで振動する。外部的な回転レートの作用なしで
は、回転レートセンサ内に設けられたいわゆるセンシン
グキャパシタンスのキャパシタンスは変化しない。バネ
−質量体システムがセンサの回転の際にいわゆる面外
“out of plane”で偏倚した場合には、キャパシタンス
は固有共振周波数ｆｚで変化する。この振動の振幅は、
回転レートセンサに対して目下作用している外部回転レ
ートに対する尺度である。
えばマイクロメカニカルな回転レートセンサは、バネ−
質量体システムで表わされ、この場合コリオリ作用がセ
ンサの回転レートの測定のために利用されている。セン
サないしシステムの回転のもとでは、システムの質量体
が偏倚し、この偏倚が回転レートの確定のために容量的
に求められる。回転レートセンサの稼働のもとでは回転
レートセンサのバネ−質量体システムがその固有共振周
波数ｆｚで振動する。外部的な回転レートの作用なしで
は、回転レートセンサ内に設けられたいわゆるセンシン
グキャパシタンスのキャパシタンスは変化しない。バネ
−質量体システムがセンサの回転の際にいわゆる面外
“out of plane”で偏倚した場合には、キャパシタンス
は固有共振周波数ｆｚで変化する。この振動の振幅は、
回転レートセンサに対して目下作用している外部回転レ
ートに対する尺度である。
【０００３】公知の方式では、バネ−質量体システムの
偏倚が、その回転の際にコリオリ作用に基づきそれに伴
って現れる回転レートセンサ内に設けられたキャパシタ
ンスのキャパシタンス変化を介して、キャパシタンス−
電圧変換ないしＣ／Ｕ変換によって検出される。
偏倚が、その回転の際にコリオリ作用に基づきそれに伴
って現れる回転レートセンサ内に設けられたキャパシタ
ンスのキャパシタンス変化を介して、キャパシタンス−
電圧変換ないしＣ／Ｕ変換によって検出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
の解決手段に比べて同期復調に対するコストを大幅に低
減できる手段を提供することである。
の解決手段に比べて同期復調に対するコストを大幅に低
減できる手段を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によ
り、第１の電気信号を、回転レートセンサの固有振動周
波数に対して時間的に固定された位相関係を有するよう
に生成するようにして解決される。
り、第１の電気信号を、回転レートセンサの固有振動周
波数に対して時間的に固定された位相関係を有するよう
に生成するようにして解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】特にコスト的な理由から、本発明
では電荷増幅器がいわゆるスイッチキャパシタ技法を用
いたＣ/Ｕ変換器として適用される。センサの回転によ
ってキャパシタンス変化が現れた場合には、この変化が
電荷増幅器入力側にて電圧跳躍を引き起こす。この電荷
増幅器の出力信号ＵＯＵＴは、有効キャパシタンスＣ
ＮＵＴＺと当該センサの帰還結合キャパシタンスＣＲＫ
の商と、高周波な電圧跳躍の振幅ＵＨＦとの積に比例し
ている。すなわち ＵＯＵＴ＝（ＣＮＵＴＺ／ＣＲＫ）＊ＵＨＦ この電荷増幅器の出力信号ＵＯＵＴの信号処理を、バネ
−質量体システムの固有共振周波数ｆｚと同じ位相で行
えるようにするために、位相制御ループないしＰＬＬ
（Phase-Locked-Loop）が用いられる。これはバネ−質
量体システムの固有共振周波数ｆｚに同期させる。スイ
ッチキャパシタ技法を用いたキャパシタンス変化の評価
のためのサンプリング周波数は、ｆａで表わされ、変調
周波数ないし高周波電圧跳躍の周波数ＵＨＦはｆＨＦで
表わされる。信号−ノイズ間隔をベースバンドにおける
よりもできるだけ大きくするために、キャパシタンス変
化によって引き起こされる電圧跳躍を公知の形式でその
極性において交番させる。それによりベースバンドがサ
ンプリング周波数ｆａの１/２に変換される。すなわち
電圧跳躍ＵＨＦの周波数ｆＨＦ＝ｆａ/２である。従来
の評価装置のもとでは、回転レートセンサの固有共振周
波数ｆｚが中間周波数して利用されている。同期復調の
第１の復調ステップでは、原信号が電圧跳躍ＵＨＦの周
波数ｆＨＦで乗算される。同期復調の第２の復調ステッ
プでは、回転レートセンサの回転レート信号が公知の方
式でベースバンドに畳込まれる。それに続くフィルタリ
ングステップでは、高周波な畳込み結果が抑圧され、フ
ィルタリングステップないし相応のフィルタ段の出力信
号が所望の帯域幅に限定される。
では電荷増幅器がいわゆるスイッチキャパシタ技法を用
いたＣ/Ｕ変換器として適用される。センサの回転によ
ってキャパシタンス変化が現れた場合には、この変化が
電荷増幅器入力側にて電圧跳躍を引き起こす。この電荷
増幅器の出力信号ＵＯＵＴは、有効キャパシタンスＣ
ＮＵＴＺと当該センサの帰還結合キャパシタンスＣＲＫ
の商と、高周波な電圧跳躍の振幅ＵＨＦとの積に比例し
ている。すなわち ＵＯＵＴ＝（ＣＮＵＴＺ／ＣＲＫ）＊ＵＨＦ この電荷増幅器の出力信号ＵＯＵＴの信号処理を、バネ
−質量体システムの固有共振周波数ｆｚと同じ位相で行
えるようにするために、位相制御ループないしＰＬＬ
（Phase-Locked-Loop）が用いられる。これはバネ−質
量体システムの固有共振周波数ｆｚに同期させる。スイ
ッチキャパシタ技法を用いたキャパシタンス変化の評価
のためのサンプリング周波数は、ｆａで表わされ、変調
周波数ないし高周波電圧跳躍の周波数ＵＨＦはｆＨＦで
表わされる。信号−ノイズ間隔をベースバンドにおける
よりもできるだけ大きくするために、キャパシタンス変
化によって引き起こされる電圧跳躍を公知の形式でその
極性において交番させる。それによりベースバンドがサ
ンプリング周波数ｆａの１/２に変換される。すなわち
電圧跳躍ＵＨＦの周波数ｆＨＦ＝ｆａ/２である。従来
の評価装置のもとでは、回転レートセンサの固有共振周
波数ｆｚが中間周波数して利用されている。同期復調の
第１の復調ステップでは、原信号が電圧跳躍ＵＨＦの周
波数ｆＨＦで乗算される。同期復調の第２の復調ステッ
プでは、回転レートセンサの回転レート信号が公知の方
式でベースバンドに畳込まれる。それに続くフィルタリ
ングステップでは、高周波な畳込み結果が抑圧され、フ
ィルタリングステップないし相応のフィルタ段の出力信
号が所望の帯域幅に限定される。
【０００７】発明の利点 本発明の主要な観点は、周波数ｆＨＦの高周波な信号
（これは回転レートセンサの回転のもとでのコリオリ作
用によるキャパシタンス変化の評価に用いられる）がＰ
ＬＬを用いることにより、回転レートセンサのバネ−質
量体システムの固有共振周波数ｆｚの信号の倍数として
実施されることである。これにより、周波数ｆＨＦとｆ
ｚの信号の位相位置の間で固定の依存性が達成される。
本発明によれば、これらの２つの信号の論理結合によっ
て同期復調器の制御のための信号が生成される。このこ
とは図１にも示されている本発明による回路装置によっ
て行われる。この回路装置は２つの周波数ｆＨＦとｆｚ
の正しい位相での乗算を実行し、同期復調を生じさせ
る。この同期復調は検出すべき回転レート信号ないし回
転レートセンサの回転レート信号をベースバンドに変換
する。
（これは回転レートセンサの回転のもとでのコリオリ作
用によるキャパシタンス変化の評価に用いられる）がＰ
ＬＬを用いることにより、回転レートセンサのバネ−質
量体システムの固有共振周波数ｆｚの信号の倍数として
実施されることである。これにより、周波数ｆＨＦとｆ
ｚの信号の位相位置の間で固定の依存性が達成される。
本発明によれば、これらの２つの信号の論理結合によっ
て同期復調器の制御のための信号が生成される。このこ
とは図１にも示されている本発明による回路装置によっ
て行われる。この回路装置は２つの周波数ｆＨＦとｆｚ
の正しい位相での乗算を実行し、同期復調を生じさせ
る。この同期復調は検出すべき回転レート信号ないし回
転レートセンサの回転レート信号をベースバンドに変換
する。
【０００８】本発明による方法の実施に対しては、以下
に述べるような構成素子が必要となるだけである。すな
わち図１にも示されているような、回転レートセンサ、
ＰＬＬ、論理回路、同期復調器だけである。それに対し
て従来技法による装置では、複数のミクサやフィルタ並
びに場合によっては中間増幅器などを備えた多数の復調
段が必要となる。本発明の手段によれば、従来の解決手
段に比べて同期復調に対するコストがほぼ半減できる。
このことは、以下の明細書で実施例に基づいて詳細に説
明する。
に述べるような構成素子が必要となるだけである。すな
わち図１にも示されているような、回転レートセンサ、
ＰＬＬ、論理回路、同期復調器だけである。それに対し
て従来技法による装置では、複数のミクサやフィルタ並
びに場合によっては中間増幅器などを備えた多数の復調
段が必要となる。本発明の手段によれば、従来の解決手
段に比べて同期復調に対するコストがほぼ半減できる。
このことは、以下の明細書で実施例に基づいて詳細に説
明する。
【０００９】
【実施例】次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１０】図１には、公知のセンサないし回転レート
センサ２から送出され多重に変調された信号をベースに
した外部回転レート検出のための、本発明による復調装
置１がブロック回路図で示されている。なお図を見易く
するために、このブロック回路図では、本発明の説明の
ために重要な構成要素のみが示されている。
センサ２から送出され多重に変調された信号をベースに
した外部回転レート検出のための、本発明による復調装
置１がブロック回路図で示されている。なお図を見易く
するために、このブロック回路図では、本発明の説明の
ために重要な構成要素のみが示されている。
【００１１】回転レートセンサ２のバネ−質量体システ
ムは、回転レートセンサ２に供給された信号に基づいて
その固有共振周波数で振動する。バネ−質量体システム
ないし回転レートセンサ２が回転レートセンサ２の回転
のために偏倚すると、これが回転レートセンサ２内に設
けられたいわゆるセンシングキャパシタンス（図示せ
ず）から検出される。キャパシタンスから発せられた固
有共振周波数ｆｚの信号は、その振幅において変調され
る。この振幅変調は、回転レートセンサ２に生じた外部
の回転レートに対する尺度、ないしはバネ−質量体シス
テムの回転とそれに伴って引き起こされたバネ−質量体
システムのいわゆる“面外”変位によりそこに生じたコ
リオリ作用に対する尺度となる。回転レートセンサ２の
駆動回路（図示せず）からは、固有共振周波数ｆｚの信
号が位相制御ループＰＬＬ４に供給されている。このＰ
ＬＬ４は、固有共振周波数ｆｚに対する同期化を行い、
周波数ｆＨＦの変調信号を生成する。この周波数ｆＨＦ
は、固有共振周波数ｆｚの倍数、特に整数倍である。セ
ンサ２では固有共振周波数ｆｚで変調された回転レート
信号が変調周波数ｆＨＦで変調される。この二重に変調
された信号は、回転レートセンサ２に対する外部回転レ
ートの作用により生じたキャパシタンス変化を表わして
いる。
ムは、回転レートセンサ２に供給された信号に基づいて
その固有共振周波数で振動する。バネ−質量体システム
ないし回転レートセンサ２が回転レートセンサ２の回転
のために偏倚すると、これが回転レートセンサ２内に設
けられたいわゆるセンシングキャパシタンス（図示せ
ず）から検出される。キャパシタンスから発せられた固
有共振周波数ｆｚの信号は、その振幅において変調され
る。この振幅変調は、回転レートセンサ２に生じた外部
の回転レートに対する尺度、ないしはバネ−質量体シス
テムの回転とそれに伴って引き起こされたバネ−質量体
システムのいわゆる“面外”変位によりそこに生じたコ
リオリ作用に対する尺度となる。回転レートセンサ２の
駆動回路（図示せず）からは、固有共振周波数ｆｚの信
号が位相制御ループＰＬＬ４に供給されている。このＰ
ＬＬ４は、固有共振周波数ｆｚに対する同期化を行い、
周波数ｆＨＦの変調信号を生成する。この周波数ｆＨＦ
は、固有共振周波数ｆｚの倍数、特に整数倍である。セ
ンサ２では固有共振周波数ｆｚで変調された回転レート
信号が変調周波数ｆＨＦで変調される。この二重に変調
された信号は、回転レートセンサ２に対する外部回転レ
ートの作用により生じたキャパシタンス変化を表わして
いる。
【００１２】二重に変調された信号は、詳細には示され
ていない電荷増幅器の形態のＣ/Ｕ変換器５によって、
スイッチキャパシタ技法において、相互に逆の電圧信号
＋Ｕ ｅと−Ｕｅに変換される（図３及び図４参照）。そ
れにより、当該の二重に変調された信号は、サンプリン
グ周波数ｆａでサンプリングされる。これは変調周波数
ないし搬送波周波数ｆＨＦよりも倍だけ高い。このこと
は、信号/ノイズ間隔がベースバンドにおけるよりもな
るべく大きくなるように行われる。
ていない電荷増幅器の形態のＣ/Ｕ変換器５によって、
スイッチキャパシタ技法において、相互に逆の電圧信号
＋Ｕ ｅと−Ｕｅに変換される（図３及び図４参照）。そ
れにより、当該の二重に変調された信号は、サンプリン
グ周波数ｆａでサンプリングされる。これは変調周波数
ないし搬送波周波数ｆＨＦよりも倍だけ高い。このこと
は、信号/ノイズ間隔がベースバンドにおけるよりもな
るべく大きくなるように行われる。
【００１３】相互に逆の電圧信号＋Ｕｅと−Ｕｅは、図
１，３，４に示されているように時間的に分離されて同
期復調器７の入力側に印加される。分り易くするため
に、図３及び図４においては、ＰＬＬから供給される変
調ないし搬送波信号の周波数ｆ ＨＦは、センサの固有共
振周波数ｆｚの倍数として選択される。図３及び図４か
らは、センサの固有共振周波数ｆｚで変調された回転レ
ート信号が、パルスの包絡線として認められる。その振
幅は、そのつどの現下の外部回転レートに比例してい
る。
１，３，４に示されているように時間的に分離されて同
期復調器７の入力側に印加される。分り易くするため
に、図３及び図４においては、ＰＬＬから供給される変
調ないし搬送波信号の周波数ｆ ＨＦは、センサの固有共
振周波数ｆｚの倍数として選択される。図３及び図４か
らは、センサの固有共振周波数ｆｚで変調された回転レ
ート信号が、パルスの包絡線として認められる。その振
幅は、そのつどの現下の外部回転レートに比例してい
る。
【００１４】位相制御ループＰＬＬ４は、論理回路９に
変調周波数ｆＨＦと回転レートセンサ２のキャパシタン
スから取り出され振幅変調された固有共振周波数ｆｚを
供給する。論理回路９は、当業者にとって容易に実現可
能な方式で、図５及び図６に示されている制御信号Φ
１、Φ２を生成する。図４と図５の比較から明らかなこ
とは、制御信号Φ１は、電圧信号−Ｕｅが正の値を取る
場合には常に高い電圧レベルの信号、つまり以下の明細
書で説明する電子スイッチをスイッチオンさせる信号を
有していることである。さらに図３と図６の比較からわ
かることは、制御信号Φ２は、電圧信号＋Ｕｅが正の値
を取る場合には、常に高い電圧レベルの信号を有してる
ことである。制御信号Φ１，Φ２のゼロレベルは、以下
で説明する電子スイッチのスイッチオフ信号を表わす。
変調周波数ｆＨＦと回転レートセンサ２のキャパシタン
スから取り出され振幅変調された固有共振周波数ｆｚを
供給する。論理回路９は、当業者にとって容易に実現可
能な方式で、図５及び図６に示されている制御信号Φ
１、Φ２を生成する。図４と図５の比較から明らかなこ
とは、制御信号Φ１は、電圧信号−Ｕｅが正の値を取る
場合には常に高い電圧レベルの信号、つまり以下の明細
書で説明する電子スイッチをスイッチオンさせる信号を
有していることである。さらに図３と図６の比較からわ
かることは、制御信号Φ２は、電圧信号＋Ｕｅが正の値
を取る場合には、常に高い電圧レベルの信号を有してる
ことである。制御信号Φ１，Φ２のゼロレベルは、以下
で説明する電子スイッチのスイッチオフ信号を表わす。
【００１５】図２には、図１の同期復調器７が詳細に示
されている。この同期復調器７は、電子スイッチ１１，
１２，１３，１４並びに加算器１５を有している。電圧
信号＋Ｕｅの印加される同期復調器７の入力側にはそれ
ぞれスイッチ１１と１３の入力側が接続されている。こ
の電圧信号＋Ｕｅとは逆の電圧信号−Ｕｅの印加される
入力側には、それぞれスイッチ１２、１４の入力側が接
続されている。スイッチ１１の出力側とスイッチ１４の
出力側は、加算器１５の第１の入力側に接続されてい
る。スイッチ１３と１２の出力側は、加算器１の第２の
入力側に接続されている。スイッチ１１と１２は、制御
信号Φ１によって図５及び図６に示されているように開
閉され、またスイッチ１３と１４は制御信号Φ２によっ
て図５及び図６に示されているように開閉される。
されている。この同期復調器７は、電子スイッチ１１，
１２，１３，１４並びに加算器１５を有している。電圧
信号＋Ｕｅの印加される同期復調器７の入力側にはそれ
ぞれスイッチ１１と１３の入力側が接続されている。こ
の電圧信号＋Ｕｅとは逆の電圧信号−Ｕｅの印加される
入力側には、それぞれスイッチ１２、１４の入力側が接
続されている。スイッチ１１の出力側とスイッチ１４の
出力側は、加算器１５の第１の入力側に接続されてい
る。スイッチ１３と１２の出力側は、加算器１の第２の
入力側に接続されている。スイッチ１１と１２は、制御
信号Φ１によって図５及び図６に示されているように開
閉され、またスイッチ１３と１４は制御信号Φ２によっ
て図５及び図６に示されているように開閉される。
【００１６】同期復調器７の加算器１５の出力側から
は、図７に示されているような出力信号Ｕａが送出され
る。それに続くローパスフィルタリング（図示せず）に
よる出力信号Ｕａの平均値形成は、ベースバンドの回転
レート信号に直接結び付けられる。これはその前の周波
数ｆＨＦとｆｚで変調された信号に比例している。
は、図７に示されているような出力信号Ｕａが送出され
る。それに続くローパスフィルタリング（図示せず）に
よる出力信号Ｕａの平均値形成は、ベースバンドの回転
レート信号に直接結び付けられる。これはその前の周波
数ｆＨＦとｆｚで変調された信号に比例している。
【００１７】前述した本発明による方法の機能に対する
前提条件として、位相制御ループＰＬＬ４は、周波数ｆ
ｚとｆＨＦの間の時間的に固定された位相関係を設定す
る。
前提条件として、位相制御ループＰＬＬ４は、周波数ｆ
ｚとｆＨＦの間の時間的に固定された位相関係を設定す
る。
【００１８】位相制御ループＰＬＬ４を用いて、周波数
ｆｚの入力信号の２ｎ倍の周波数を有する周波数ｆＨＦ
の出力信号を生成するために、入力信号の２ｎ倍の周波
数まで振動する電圧制御された発振器ないしＶＣＯ（Vo
ltage Controlled Oscillator）が利用される。引続き
係数１/２ｎの分周も可能である。そのように生成され
た信号は従来のようにＰＬＬにおいて継続処理してもよ
い。この場合ｎ＝１，２，３………であり、有利にはｎ
が少なくとも２であり得る。
ｆｚの入力信号の２ｎ倍の周波数を有する周波数ｆＨＦ
の出力信号を生成するために、入力信号の２ｎ倍の周波
数まで振動する電圧制御された発振器ないしＶＣＯ（Vo
ltage Controlled Oscillator）が利用される。引続き
係数１/２ｎの分周も可能である。そのように生成され
た信号は従来のようにＰＬＬにおいて継続処理してもよ
い。この場合ｎ＝１，２，３………であり、有利にはｎ
が少なくとも２であり得る。
【００１９】このようにして図２に示した本発明による
唯一の同期復調器７によって、もしくは本発明による方
法によって、二重に変調された信号のベースバンドへの
直接の復調が１つのステップにおいて行われる。
唯一の同期復調器７によって、もしくは本発明による方
法によって、二重に変調された信号のベースバンドへの
直接の復調が１つのステップにおいて行われる。
【図１】公知の回転レートセンサから送出され多重に変
調された信号の復調のための本発明による復調装置の主
要な構成要素を示したブロック回路図である。
調された信号の復調のための本発明による復調装置の主
要な構成要素を示したブロック回路図である。
【図２】図１による同期復調装置の同期復調器を示した
図である。
図である。
【図３】図２による同期復調器の入力信号＋Ｕｅを示し
た図である。
た図である。
【図４】図２の同期復調器の入力信号（図３）に対する
反転入力信号−Ｕｅを示した図である。
反転入力信号−Ｕｅを示した図である。
【図５】図２による同期復調器の２つの第１スイッチの
オン/オフのための第１の制御信号Φ１を示した図であ
る。
オン/オフのための第１の制御信号Φ１を示した図であ
る。
【図６】図２による同期復調器の２つの第２スイッチの
オン/オフのための第２の制御信号Φ２を示した図であ
る。
オン/オフのための第２の制御信号Φ２を示した図であ
る。
【図７】図による同期復調器の出力信号Ｕａを示した図
である。
である。
１ 同期復調装置 ２ 回転レートセンサ ｆｚ 回転レートセンサの固有共振周波数 ４ 位相制御ループ（ＰＬＬ） ｆａ 回転レート信号のサンプリング周波数 ｆＨＦ 変調周波数 ５ Ｃ/Ｕ変換器 +Ｕｅ,-Ｕｅ Ｃ/Ｕ変換器の出力信号 ７ 同期復調器 ９ 論理回路 Φ１ 制御信号 Φ２ 制御信号 １１ スイッチ １２ スイッチ １３ スイッチ １４ スイッチ １５ 加算器 Ｕａ 同期復調装置の出力信号
Claims (17)
- 【請求項１】 回転レートセンサ（２）の多重変調され
た回転レート信号の同期復調のための方法であって、 前記回転レートセンサは、固有共振周波数（ｆｚ）で振
動するバネ−質量体システムと、該バネ−質量体システ
ムに作用するコリオリ作用ないし回転レートを求めるた
めの少なくとも１つのコンデンサとを有しており、 前記回転レートは、この回転レートによって引き起こさ
れる少なくとも１つのコンデンサの時間的に可変のキャ
パシタンス変化を用いて、多重に変調された電気信号の
多重的復調によって求められ、 前記多重変調された電気信号は、時間的に可変の第１の
電気信号（ｆＨＦ）と、これに重畳される、回転レート
センサ（２）の固有振動周波数（ｆｚ）の第２の電気信
号とを有し、 前記第２の電気信号の振幅は、少なくとも１つのコンデ
ンサの時間的に可変のキャパシタンス変化に相応して変
調される形式のものにおいて、 前記第１の電気信号（ｆＨＦ）が、回転レートセンサ
（２）の固有振動周波数（ｆｚ）に対して時間的に固定
された位相関係を有するように生成されるようにしたこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記第１の電気信号（ｆＨＦ）を、該第
１の信号の周波数が固有振動周波数（ｆｚ）の２ｎ倍
（ｎ＝１，２，３………）の周波数に相応するように生
成する、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 少なくとも１つのコンデンサは、固定的
な第１のコンデンサ電極と、該第１のコンデンサ電極に
対して回転レートの作用のために可動な第２のコンデン
サ電極とを有し、これによってそのキャパシタンスが変
化している、請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 多重に変調された電気信号は、キャパシ
タンス電圧変換器に供給され、該キャパシタンス電圧変
換器は、少なくとも１つのコンデンサの時間的に可変の
キャパシタンスによって引き起こされた、第２の電気信
号の振幅変調に基づいて、時間的に可変の電圧信号を送
出する、請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 少なくとも１つのコンデンサは、２つの
固定のコンデンサ電極と、回転レートの作用のために可
動な１つのコンデンサ電極とを有し、この場合前記可動
なコンデンサ電極は、２つの固定のコンデンサ電極のう
ちの第１の固定のコンデンサ電極に対して近づくと同時
に第２の固定の固定電極からは離れるように移動し、前
記可動のコンデンサ電極は、２つの時間的に可変で相互
に逆のキャパシタンス変化を引き起こす、請求項１また
は２記載の方法。 - 【請求項６】 第１の電気信号（ｆＨＦ）に重畳されて
いる第２の電気信号は、２つの時間的に可変で相互に逆
のキャパシタンス変化に応じて変調されており、それに
応じて多重的に変調されて形成された電気信号がキャパ
シタンス電圧変換器（５）に供給され、該キャパシタン
ス電圧変換器は、時間的に可変の２つの相互に逆の電圧
信号（＋Ｕｅ，−Ｕｅ）を送出する、請求項５記載の方
法。 - 【請求項７】 前記２つの時間的に可変で相互に逆の電
圧信号のうちの第１の電圧信号（＋Ｕｅ）は、加算器
（１５）の第１の入力側に、第１の制御信号（Φ１）に
よって第１ステップにて制御されて供給され、前記２つ
の時間的に可変で相互に逆の電圧信号のうちの第２の電
圧信号（−Ｕｅ）は、加算器（１５）の第２の入力側に
同じように第１の制御信号（Φ１）によって第１ステッ
プにて制御されて供給される、請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 前記時間的に可変で相互に逆の電圧信号
の第１の電圧信号（＋Ｕｅ）は、加算器（１５）の第２
の入力側に、第２の制御信号（Φ２）によって第２ステ
ップにて制御されて供給され、前記時間的に可変で相互
に逆の電圧信号のうちの第２の電圧信号（−Ｕｅ）は、
加算器（１５）の第１の入力側に同じように第２の制御
信号によって第２ステップにて制御されて供給される、
請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 前記第１の制御信号（Φ１）は、相互に
逆で可変の電圧信号のうちの第２の電圧信号（−Ｕｅ）
が正の電圧パルスを有している期間の間はスイッチオン
信号である、請求項６から８いずれか１項記載の方法。 - 【請求項１０】 前記第２の制御信号（Φ２）は、相互
に逆で可変の電圧信号のうちの第１の電圧信号（＋
Ｕｅ）が正の電圧パルスを有している期間の間はスイッ
チオン信号である、請求項６から８いずれか１項記載の
方法。 - 【請求項１１】 前記第１の制御信号（Φ１）は、２つ
の第１の電子スイッチ（１１，１２）を開閉し、前記第
２の制御信号（Φ２）は、第２の電子スイッチ（１３，
１４）を開閉している、請求項８から１０いずれか１項
記載の方法。 - 【請求項１２】 前記第１の電気信号（ｆＨＦ）は、有
利には電圧制御された発振器ないしＶＣＯを第１の電気
信号の生成のために用いるＰＬＬ（４）から回転レート
センサ（２）の固有共振周波数（ｆｚ）に基づいて生成
される、請求項１から１１いずれか１項記載の方法。 - 【請求項１３】 第１の制御信号と第２の制御信号は、
論理回路（９）によって生成され、該論理回路には、第
１の電気信号（ｆＨＦ）と、第２の電気信号（ｆｚ）
と、時間的に可変で相互に逆の２つの電圧信号（＋
Ｕｅ，−Ｕｅ）が供給されている、請求項７から１２い
ずれか１項記載の方法。 - 【請求項１４】 前記キャパシタンス電圧変換器（５）
は、例えばスイッチキャパシタ技法において電荷増幅器
によって構成されている、請求項１から１３いずれか１
項記載の方法。 - 【請求項１５】 ２つの制御信号（Φ１，Φ２）と、相
互に逆の電圧信号（＋Ｕｅ，−Ｕｅ）は、同期復調器
（７）に供給され、該同期復調器は制御信号によって制
御された４つの電子スイッチ（１１，１２，１３，１
４）と加算器（１５）を有しており、この場合加算器か
ら回転レートセンサ（２）の回転レートを表わす回転レ
ート信号（Ｕａ）かまたはその前段階の信号が送出され
る、請求項１から１４いずれか１項記載の方法。 - 【請求項１６】 請求項１から１５いずれか１項記載の
方法の実施のために変更されていることを特徴とする、
回転レートセンサの多重に変調された回転レート信号の
同期復調のための装置。 - 【請求項１７】 キャパシタンス電圧変換器（５）、例
えばスイッチキャパシタ技法における電荷増幅器と、Ｐ
ＬＬ（４）と、論理回路（９）と、同期復調器（７）と
を有している、請求項１６記載の装置。
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-
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