专利名称：飞行器测量系统用姿态角相敏解调测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及解调测量装置，具体涉及一种飞行器测量系统用 姿态角相敏解调测量装置。
背景技术：
飞行器上的姿态角一般采用交流供电的传感器测量，姿态角测 量用传感器通常输出相敏信号，其幅值反映被测量(即调制信号) 大小的变化，相位则反映被测量的极性。为准确获取飞行器的飞行 姿态信息，需对相敏信号进行同步解调测量。
姿态角相敏解调测量装置是飞行器测量系统中的重要设备，负 责测量飞行器飞行过程中控制系统输出的陀螺姿态角信号。由于测 量参数重要，所以要求设备必须具有较高的工作可靠性和较高的测 量精度。姿态角相敏解调测量装置的工作原理是将控制系统调制后 的姿态角(俯仰、偏航、滚动)信号，经解调、滤波等一系列变换
后输出0-5V的直流信号。通过该直流信号即可判断姿态角的偏差方 向及偏差角度。
如图1所示，现有的姿态角相敏解调测量装置往往采用基准信号 控制三极管导通方案，输出相敏正半波或负半波信号(同相信号取正 半波、反相取负半波)，再通过低通滤波器取直流分量，获得相敏幅 值信息。由于三极管具有固有的基极与发射极导通电压，存在开关死 区(Vbe=0.7V)，在基准信号过零的附近不能有效打开与关断信号， 导致相敏信号的测量精度受到影响。 发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可靠性高、稳定性好，能克服三 级管开关的固有缺陷，有效提高相敏信号测量精度的飞行器测量系统 用姿态角相敏解调测量装置。
实现本实用新型目的的技术方案 一种飞行器测量系统用姿态角相敏解调测量装置，它包括与相敏信号连接的运算放大器，运算放大 器的输出端连接变压器的输入端，变压器的输出端与模拟开关D1的 输入端连接，模拟开关D1的输出端与低通滤波器的输入端连接，低
通滤波器的输出端与偏压输出器的输入端连接；模拟开关D1还设有 控制端D3，该控制端D3与过零比较器D2的输出端连接，过零比较 器D2的输入端连接基准信号变压器的输出端，基准信号变压器的输 入端与基准信号连接；所述的模拟开关Dl包括两组开关通道Tl、 T2，其中T1由S1、 S2两路开关通道并联组成，Tl开关通道的一端 为模拟开关D1的输入端，另一端为模拟开关D1的输出端;T2由S3、 S4两路开关通道并联组成，T2开关通道的一端为模拟开关Dl的输 入端，另一端接地。
本实用新型的效果在于该飞行器测量系统用姿态角相敏解调测 量装置，采用模拟开关代替现有的三极管实现解调，并通过对模拟开 关通道的合理控制，克服了三极管开关存在开关死区在基准信号过零 的附近不能有效打开与关断信号的固有缺陷，提高了相敏信号的测量 精度。模拟开关采用两组开关通道，其中一组开关通道并联接地，能 有效抑制另一组开关通道的泄漏电流对滤波器的影响，防止悬空引起 输出漂移，增强了模拟开关的稳定性。每一组通道采用两路开关通道 冗余设计，提高了模拟开关的可靠性。
图1为现有飞行器测量系统用姿态角相敏解调测量装置结构图2为本实用新型所提供的一种飞行器测量系统用姿态角相敏 解调测量装置结构图3为本实用新型所提供的一种飞行器测量系统用姿态角相敏 解调测量装置中模拟开关示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。 实践中选取的基准信号，其频率与相敏信号相同，幅值和相位与
相敏信号不一定相同，并且以基准信号作为参考，相敏信号的相位只
有同相和反相两种状态。
4如图2所示，相敏信号经运算放大器提高输入阻抗、变压器进行 电气隔离后输入模拟开关Dl;基准信号是相敏信号解调的控制信号， 基准信号经变压器进行电气隔离后，再经过零比较器D2变换为"0"、
'T，电平，该电平通过模拟开关Dl的控制端D3输入模拟开关Dl， 用"0"、 "1"电平控制模拟开关D1中的开关通道；模拟开关D1输出 端输出的信号Uo经低通滤波器，将解调出来的信号中含有的交流分 量滤除，取直流分量，获得相敏幅值信息，输出-2.5 2.5V的直流电 压；在低通滤波器后端设置的偏压输出器，将滤波后的直流信号电平 抬升2.5V，实现输出范围为0 5V的设计要求。本装置中，所采用 的运算放大器、变压器、低通滤波器、偏压输出器、基准信号变压器 以及过零比较器根据要求均可采用现有飞行器测量系统用姿态角相 敏解调测量装置中的器件，也可从目前市场中的通用器件中选取，模 拟开关可选用双单刀双掷模拟开关HI-303，各器件相互之间的连接关 系亦可按照现有技术进行连接。
模拟开关D1中开关通道的具体结构如图3所示，模拟开关D1 包括两组开关通道T1、 T2，其中T1由S1、 S2两路开关通道并联组 成，Tl开关通道的一端为模拟开关D1的输入端，另一端为模拟开关 Dl的输出端；T2由S3、 S4两路开关通道并联组成，T2开关通道的 一端为模拟开关D1的输入端，另一端接地。
模拟开关中开关通道的控制原理如下基准信号Ur经过零比较 器D2后，输出与相敏信号同频率的"0"、 "l"电平Uc。当被测相敏 信号Up与基准信号Ur同相位时当Uc= "1"电平时，模拟开关 通道S1、 S2闭合，Uo输出相敏信号的正半波信号；当Ue "0"电 平时，模拟开关通道S1、 S2断开，Uo输出OV电平信号。当被测相 敏信号Up与基准信号Ur反相位时当Uc= "1"电平时，模拟开 关通道S1、 S2闭合，Uo输出相敏信号的负半波信号；当Ue "0" 电平时，模拟开关通道S1、 S2断开，Uo输出OV电平信号。
当被测相敏信号与基准信号同相位时，相敏信号经解调、滤波后 输出0 2.5V直流电压信号；当被测相敏信号与基准信号同相位时， 相敏信号经解调、滤波后输出-2.5V 0V直流电压信号。该直流电压信号再经偏压输出器，将零位电平抬升2.5V，最终输出0 5V的直流 电压信号。该直流信号的零位电平为2.5V， 2.5V 5V之间为姿态角 正偏差，0 2.5V之间为负偏差，偏差大小由直流电平确定。
本实用新型将S3、 S4开关通道并联接地，能有效抑制开关通道 Sl、 S2的泄漏电流对低通滤波器的影响，防止开关通道S1、 S2断 开悬空引起输出漂移，增强了模拟开关的可靠性。若无并联接地的 开关通道S3、 S4，当开关通道S1、 S2断开时，变压器次级电压将 通过低通滤波器加在开关通道Sl、 S2上，引起泄流(I。ff)，高温下 1。ff可达4xl0-w安，由于低通滤波器的对地等效电阻(Rf)达100M 以上，因此U。ff二I。ff.R^40m伏，这是不可忽视的电压漂移。并接 S3、 S4开关通道后，变压器次级电压被短接，1。ff影响被抑制，大大
提高了模拟开关的稳定性。
试验证明采用本装置对飞行器姿态角遥测相敏信号的测量精度 可达到小于1%。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型 而不脱离本实用新型的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本实用 新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这 些改动和变型在内。
权利要求1. 一种飞行器测量系统用姿态角相敏解调测量装置，其特征在于它包括与相敏信号连接的运算放大器，运算放大器的输出端连接变压器的输入端，变压器的输出端与模拟开关D1的输入端连接，模拟开关D1的输出端与低通滤波器的输入端连接，低通滤波器的输出端与偏压输出器的输入端连接；模拟开关D1还设有控制端D3，该控制端D3与过零比较器D2的输出端连接，过零比较器D2的输入端连接基准信号变压器的输出端，基准信号变压器的输入端与基准信号连接；所述的模拟开关D1包括两组开关通道T1、T2，其中T1由S1、S2两路开关通道并联组成，T1开关通道的一端为模拟开关D1的输入端，另一端为模拟开关D1的输出端；T2由S3、S4两路开关通道并联组成，T2开关通道的一端为模拟开关D1的输入端，另一端接地。
专利摘要本实用新型属于解调测量装置，具体涉及一种飞行器测量系统用姿态角相敏解调测量装置。其特点在于采用模拟开关实现解调，通过对模拟开关通道的合理控制，克服了三极管开关存在开关死区在基准信号过零的附近不能有效打开与关断信号的固有缺陷，提高了相敏信号的测量精度。模拟开关采用两组开关通道，其中一组开关通道并联接地，能有效抑制另一组开关通道的泄漏电流对滤波器的影响，防止悬空引起输出漂移，增强了模拟开关的稳定性。每一组通道采用两路开关通道冗余设计，提高了模拟开关的可靠性。
文档编号G01C21/00GK201285289SQ20082017710
公开日2009年8月5日 申请日期2008年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者凡 张, 力 徐, 景艳红, 肖爱群, 灵 艾, 赵雪梅, 洁 韩 申请人:北京宇航系统工程研究所