應用于mems陀螺數字電路的相位調節裝置及解調裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種應用于MEMS陀螺數字電路的相位調節裝置及解調裝置，涉及MEMS陀螺儀技術領域。所述相位調節裝置包括移位寄存器鏈和第一帶通濾波器，待調整相位的信號與所述移位寄存器鏈的輸入端連接，所述移位寄存器鏈用于對輸入的信號進行相位的粗調，所述移位寄存器鏈的輸出端與第一帶通濾波器的輸入端連接，所述第一帶通濾波器用于通過改變帶通濾波器的參數，將第一帶通濾波器的中心頻率點左移或右移，而不改變帶寬的情況下對相位粗調后的檢測信號進行相位精調。所述相位調節裝置實現簡單、相位調節范圍大、精度高、線性度好，能夠較為精準地實現數字信號的相位調節。
【專利說明】
應用于MEMS陀螺數字電路的相位調節裝置及解調裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及MEMS陀螺儀技術領域，尤其涉及一種應用于MEMS陀螺數字電路的相位調節裝置及數字解調裝置。
【背景技術】
[0002]MEMS陀螺具有成本低、體積小、功耗低、可靠性高等優點，其不僅在航空、航天、軍事領域的應用中占據重要地位，而且在民用領域也取得了廣泛的應用。MEMS陀螺數字電路對信號相位有很高的要求。例如，驅動閉環的正反饋需要調整環路信號的相位;還有數字解調時，需要調整兩路輸入信號的相位來達到正交解調。相位調節技術廣泛應用于MEMS陀螺數字電路中，是一項關鍵核心技術。
[0003]傳統的MEMS陀螺數字相位調節普遍采用移位寄存器鏈實現，移位寄存器鏈的寬度、長度分別取決于輸入信號的寬度、相位調節范圍。該方法通過寄存器的延遲來實現相位移動，相位調節離散，相移為N*Fgyrci/Fcak(N為延遲長度，Fcak為移位寄存器時鐘頻率，Fgyr。為輸入信號頻率)。該方法移相精度取決于?趴。作。11{，只能通過提高?。11{來提升相移的精度，這樣會降低相位調節范圍。若想兩者兼顧，則需延長寄存器鏈的長度，則電路面積和功耗會成倍增加。該方法實現簡單，但不適合應用于相位精確控制的場合。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種應用于MEMS陀螺數字電路的相位調節裝置及數字解調裝置，所述相位調節裝置實現簡單、相位調節范圍大、精度高、線性度好，能夠較為精準地實現數字信號的相位調節。
[0005]為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是:一種應用于MEMS陀螺數字電路的相位調節裝置，其特征在于:包括移位寄存器鏈和第一帶通濾波器，待調整相位的信號與所述移位寄存器鏈的輸入端連接，所述移位寄存器鏈用于對輸入的信號進行相位的粗調，所述移位寄存器鏈的輸出端與第一帶通濾波器的輸入端連接，所述第一帶通濾波器用于通過改變帶通濾波器的參數，在不改變帶寬的情況下，將第一帶通濾波器的中心頻率點左移或右移，實現對相位粗調后的檢測信號進行相位精調，經過移位寄存器鏈進行相位粗調并經過第一帶通濾波器進行相位精調后的信號通過第一帶通濾波器輸出。
[0006]進一步的技術方案在于:所述移位寄存器鏈包括一個以上串聯連接的移位寄存器。
[0007]進一步的技術方案在于:所述帶通濾波器為IIR帶通濾波器。
[0008]本發明還公開了一種應用于MEMS陀螺數字電路的數字解調裝置，其特征在于:包括由所述的相位調節裝置構成的檢測電路，還包括由第二帶通濾波器構成的驅動電路以及乘法器，檢測信號經所述檢測電路處理后經乘法器的一個輸入端輸入至乘法器，驅動信號與第二帶通濾波器的輸入端連接，第二帶通濾波器用于對輸入的驅動信號進行濾波處理，經第二帶通濾波器處理后的驅動信號經乘法器的另一個輸入端輸入至乘法器，乘法器的輸出端為解調后的信號；檢測信號和驅動信號為相同頻率但存在相位差的正弦波信號，通過檢測電路內的移位寄存器對輸入端的檢測信號進行相位的粗調，相位粗調后的檢測信號通過將第一帶通濾波器的中心頻率點左移或右移，而不改變帶寬的情況下對相位粗調后的檢測信號進行相位精調，使其相位與驅動信號的相位差為O，后輸出幅值。
[0009]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:所述相位調節裝置包括移位寄存器鏈和第一帶通濾波器，所述相位調節裝置根據采樣頻率和信號頻率的變化，設計不同的移位寄存器鏈，保證所需相位調節的范圍和相位粗調精度。通過只改變第一帶通濾波器的參數，移動第一帶通濾波器的頻帶，即移動濾波器的中心頻率點，使濾波器中心頻率點與信號頻率的頻率差改變，從而改變檢測信號通過帶通濾波器后的相位差，對相位粗調后的信號進行相位的精調，使相位差的調整更精確。所述相位調節裝置實現簡單、相位調節范圍大、精度高、線性度好，能夠較為精準地實現數字信號的相位調節。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明所述相位調節裝置的原理框圖；
圖2是本發明所述數字解調裝置的原理框圖；
圖3是IIR帶通濾波器幅頻相頻特性圖；
圖4是IIR帶通濾波器中心頻率點附近的相頻特性圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0012]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0013]實施例一
如圖1所示，本發明公開了一種應用于MEMS陀螺數字電路的相位調節裝置，包括移位寄存器鏈和第一帶通濾波器，所述移位寄存器鏈包括一個以上串聯連接的移位寄存器，所述帶通濾波器為IIR帶通濾波器。移位寄存器鏈內的移位寄存器個數需要根根據采樣頻率和信號頻率的變化確定，用以保證所需相位調節的范圍和相位粗調精度。待調整相位的信號與所述移位寄存器鏈的輸入端連接，所述移位寄存器鏈用于對輸入的信號進行相位的粗調。
[0014]移位寄存器鏈的相位粗調的原理:讓信號通過移位寄存器鏈進行延遲來對相位進行粗調。信號每通過一個移位寄存器，相位延遲為:(信號頻率+采樣頻率)X360°，以移位寄存器的采樣頻率480KHz，信號頻率6KHz為例，則信號每通過一次移位寄存器，其相位延遲為:(6 + 480) X360。=4.5°。
[0015]所述移位寄存器鏈的輸出端與第一帶通濾波器的輸入端連接，所述第一帶通濾波器用于在不改變帶寬的情況下，通過改變帶通濾波器的參數，將第一帶通濾波器的中心頻率點左移或右移，實現對相位粗調后的檢測信號進行相位精調，經過移位寄存器鏈進行相位粗調并經過第一帶通濾波器進行相位精調后的信號通過第一帶通濾波器輸出。
[0016]帶通濾波器的相位精調的原理:圖3是IIR帶通濾波器幅頻相頻特性圖；圖4是IIR帶通濾波器中心頻率點附近的相頻特性圖。利用帶通濾波器中心頻率點附近相頻特性來實現相位精調。假設信號頻率位于帶通濾波器中心頻率處，且固定不變，當帶通濾波器中心頻率點以微小變化時，其對帶通濾波器的幅頻特性影響微小，但信號的相位變化范圍較大，且可近似為線性變化，滿足相位精調的需要。假設采樣頻率480KHZ，信號頻率和帶通濾波器的中心頻率為6KHz，帶寬為400Hz，則中心頻率僅需偏移I IHz，則可實現上述4.5 °(0.0785rad)的相位延遲。
[0017]所述相位調節裝置包括移位寄存器鏈和第一帶通濾波器，所述相位調節裝置根據采樣頻率和信號頻率的變化，設計不同的移位寄存器鏈，保證所需相位調節的范圍和相位粗調精度。通過只改變第一帶通濾波器的參數，移動第一帶通濾波器的頻帶，即移動濾波器的中心頻率點，使濾波器中心頻率點與信號頻率的頻率差改變，從而改變檢測信號通過帶通濾波器后的相位差，對相位粗調后的信號進行相位的精調，使相位差的調整更精確。所述相位調節裝置實現簡單、相位調節范圍大、精度高、線性度好，能夠較為精準地實現數字信號的相位調節。
[0018]實施例二
如圖2所示，本發明還開了一種應用上述相位調節裝置的數字解調裝置，包括由所述相位調節裝置構成的檢測電路，還包括由第二帶通濾波器構成的驅動電路以及乘法器。檢測信號經所述檢測電路處理后經乘法器的一個輸入端輸入至乘法器，驅動信號與第二帶通濾波器的輸入端連接，第二帶通濾波器用于對輸入的驅動信號進行濾波處理，經第二帶通濾波器處理后的驅動信號經乘法器的另一個輸入端輸入至乘法器，乘法器的輸出端為解調后的信號;檢測信號和驅動信號為相同頻率但存在相位差的正弦波信號，通過檢測電路內的移位寄存器對輸入端的檢測信號進行相位的粗調，相位粗調后的檢測信號通過將第一帶通濾波器的中心頻率點左移或右移，而不改變帶寬的情況下對相位粗調后的檢測信號進行相位精調，使其相位與驅動信號的相位差為0，后輸出幅值。
【主權項】
1.一種應用于MEMS陀螺數字電路的相位調節裝置，其特征在于:包括移位寄存器鏈和第一帶通濾波器，待調整相位的信號與所述移位寄存器鏈的輸入端連接，所述移位寄存器鏈用于對輸入的信號進行相位的粗調，所述移位寄存器鏈的輸出端與第一帶通濾波器的輸入端連接，所述第一帶通濾波器用于通過改變帶通濾波器的參數，在不改變帶寬的情況下，將第一帶通濾波器的中心頻率點左移或右移，實現對相位粗調后的檢測信號進行相位精調，經過移位寄存器鏈進行相位粗調并經過第一帶通濾波器進行相位精調后的信號通過第一帶通濾波器輸出。2.如權利要求1所述的應用于MEMS陀螺數字電路的相位調節裝置，其特征在于:所述移位寄存器鏈包括一個以上串聯連接的移位寄存器。3.如權利要求1所述的應用于MEMS陀螺數字電路的相位調節裝置，其特征在于:所述帶通濾波器為IIR帶通濾波器。4.一種應用于MEMS陀螺數字電路的數字解調裝置，其特征在于:包括由權利要求1-3中任意一項所述的相位調節裝置構成的檢測電路，還包括由第二帶通濾波器構成的驅動電路以及乘法器，檢測信號經所述檢測電路處理后經乘法器的一個輸入端輸入至乘法器，驅動信號與第二帶通濾波器的輸入端連接，第二帶通濾波器用于對輸入的驅動信號進行濾波處理，經第二帶通濾波器處理后的驅動信號經乘法器的另一個輸入端輸入至乘法器，乘法器的輸出端為解調后的信號;檢測信號和驅動信號為相同頻率但存在相位差的正弦波信號，通過檢測電路內的移位寄存器對輸入端的檢測信號進行相位的粗調，相位粗調后的檢測信號通過將第一帶通濾波器的中心頻率點左移或右移，而不改變帶寬的情況下對相位粗調后的檢測信號進行相位精調，使其相位與驅動信號的相位差為O，后輸出幅值。
【文檔編號】G01C19/5776GK105865431SQ201610233183
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月15日
【發明人】任臣, 徐磊
【申請人】中國電子科技集團公司第十三研究所