一种相位调制信号解调装置及解调方法与流程

1.本发明属于相位调制信号解调分析领域，具体涉及一种相位调制信号解调装置及解调方法。


背景技术：

2.相位调制信号，是一种常用的信号调制方式，由用于搭载有用信息的较高频率的载波信号和含有用信息的较低频率的相位调制信号组成，在多种领域有比较广泛的应用。
3.已有技术用本振源和被测信号保相混频得到中频，对携带相位调制信息的中频信号进行低通滤波、低噪声放大、a/d采样后，进行分析运算，通过运算得到的i、q信息，进一步进行反正切运算得到相位调制的相位信息，通过取模运算得到相位调制的幅度信息。如图1所示。
4.现有技术，是把被测信号相位调制信息，通过与本振源保相变频转移到中频信号，进一步对中频信号低通滤波和低噪声放大后，进行a/d采样和分析运算，完成相位调制信号解调。
5.缺点如下：
6.相位调制信号基于中频信号进行解调，为正确解调相位调制信息，中频信号的幅度不能超过a/d采样的幅度范围，对于小相偏的相位调制信号，采样准确度低，造成相位调制信号的解调灵敏度低，分析结果不准确。


技术实现要素：

7.针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种相位调制信号解调装置及解调方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
8.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
9.一种相位调制信号解调装置，包括调谐参考源、双平衡混频器、低通滤波器、多增益低噪声放大器、a/d采样器、环路滤波器、闭环开关、锁定检测单元、幅度检测单元、增益选择单元和分析运算单元；
10.调谐参考源、双平衡混频器、低通滤波器、多增益低噪声放大器、a/d采样器、环路滤波器、闭环开关和锁定检测单元构成了正交锁相环路；
11.正交锁相环路，被配置为用于调整调谐参考源与被测信号正交锁相，正交锁相环路完成正交锁相后，调谐参考源与被测信号频率相等，相位正交；
12.调谐参考源，被配置为用于与被测信号正交锁相；
13.双平衡混频器，被配置为用于提取被测信号与调谐参考源的相位差，将相位差转换为电压信号；
14.低通滤波器，被配置为用于滤除双平衡混频器输出信号的带外信号；
15.多增益低噪声放大单元，被配置为用于调节经过低通滤波器处理后的带外信号的幅度；
16.a/d采样器，被配置为用于对经过多增益低噪声放大器处理后的信号进行a/d采样；
17.环路滤波器，被配置为用于对a/d采样信号进行环路滤波处理，确保正交锁相环路稳定锁相；
18.闭环开关，被配置为用于控制正交锁相环路是开环还是闭环；
19.锁定检测单元，被配置为用于检测正交锁相环路是否正交锁定；
20.多增益低噪声放大器、a/d采样器、幅度检测单元和增益选择单元构成了增益调节环路；
21.增益调节环路根据解调的电压的幅度和a/d采样范围，选择多增益低噪声放大器的增益通路，使得送入a/d采样单元的信号幅度适中；
22.幅度检测单元，被配置为用于检测a/d采样信号幅度；
23.增益选择单元，被配置为用于根据幅度检测单元的检测结果，计算多增益低噪声放大单元的增益，输出控制信号，选择多增益低噪声放大器的增益通路；
24.分析运算单元，被配置为用于对a/d采样的信号进行分析运算，得到相位调制信号的解调参数。
25.此外，本发明还提到一种相位调制信号解调方法，该方法采用如上所述的相位调制信号解调装置，具体包括如下步骤：
26.步骤1：断开闭环开关，控制正交锁相环路开环；
27.步骤2：控制增益选择信号，选择中等增益；
28.步骤3：根据被测信号频率，设置调谐参考源频率与被测信号频率相等；
29.步骤4：闭合闭环开关，控制正交锁相环路闭环；
30.步骤5：正交锁相环路闭环后，调谐参考源自动跟踪及锁定被测信号；
31.步骤6：根据锁定检测单元判断正交锁相环路是否锁定；
32.步骤7：环路锁定后，启动幅度检测；
33.步骤8：根据幅度检测结果，调整增益选择控制参数，选择合适的低噪声放大增益；
34.步骤9：根据锁定检测单元重新判断正交锁相环路是否锁定；
35.步骤10：环路锁定后，启动分析运算，计算相位调制信号的解调参数。
36.本发明所带来的有益技术效果：
37.本发明可以在抑制载波的条件下，实现相位调制信号解调，提高解调分析动态范围；同时可以根据相位调制相偏大小，选择合适的增益单元，充分提高采样信噪比，大幅提升小相偏的相位调制信号的解调灵敏度。
附图说明
38.图1为传统相位调制信号解调装置的电路原理图。
39.图2为相位调制信号解调装置的电路原理图。
具体实施方式
40.下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
41.实施例1：
42.如图2所示，一种相位调制信号解调装置，包括调谐参考源、双平衡混频器、低通滤波器、多增益低噪声放大器、a/d采样器、环路滤波器、闭环开关、锁定检测单元、幅度检测单元、增益选择单元和分析运算单元；
43.调谐参考源、双平衡混频器、低通滤波器、多增益低噪声放大器、a/d采样器、环路滤波器、闭环开关和锁定检测单元构成了正交锁相环路；
44.正交锁相环路，被配置为用于调整调谐参考源与被测信号正交锁相，正交锁相环路完成正交锁相后，调谐参考源与被测信号频率相等，相位正交；
45.调谐参考源，被配置为用于与被测信号正交锁相；
46.双平衡混频器，被配置为用于提取被测信号与调谐参考源的相位差，将相位差转换为电压信号；
47.低通滤波器，被配置为用于滤除双平衡混频器输出信号的带外信号；
48.多增益低噪声放大单元，被配置为用于调节经过低通滤波器处理后的带外信号的幅度；
49.a/d采样器，被配置为用于对经过多增益低噪声放大器处理后的信号进行a/d采样；
50.环路滤波器，被配置为用于对a/d采样信号进行环路滤波处理，确保正交锁相环路稳定锁相；
51.闭环开关，被配置为用于控制正交锁相环路是开环还是闭环；
52.锁定检测单元，被配置为用于检测正交锁相环路是否正交锁定；
53.多增益低噪声放大器、a/d采样器、幅度检测单元和增益选择单元构成了增益调节环路；
54.增益调节环路根据解调的电压的幅度和a/d采样范围，选择多增益低噪声放大器的增益通路，使得送入a/d采样单元的信号幅度适中；
55.幅度检测单元，被配置为用于检测a/d采样信号幅度；
56.增益选择单元，被配置为用于根据幅度检测单元的检测结果，计算多增益低噪声放大单元的增益，输出控制信号，选择多增益低噪声放大器的增益通路；
57.分析运算单元，被配置为用于对a/d采样的信号进行分析运算，得到相位调制信号的解调参数。
58.实施例2：
59.在上述实施例1的基础上，本发明还提到一种相位调制信号解调方法，该方法采用一种相位调制信号解调装置，具体包括如下步骤：
60.步骤1：断开闭环开关，控制正交锁相环路开环；
61.步骤2：控制增益选择信号，选择中等增益；
62.步骤3：根据被测信号频率，设置调谐参考源频率与被测信号频率相等；
63.步骤4：闭合闭环开关，控制正交锁相环路闭环；
64.步骤5：正交锁相环路闭环后，调谐参考源自动跟踪及锁定被测信号；
65.步骤6：根据锁定检测单元判断正交锁相环路是否锁定；
66.步骤7：环路锁定后，启动幅度检测；
67.步骤8：根据幅度检测结果，调整增益选择控制参数，选择合适的低噪声放大增益；
68.步骤9：根据锁定检测单元重新判断正交锁相环路是否锁定；
69.步骤10：环路锁定后，启动分析运算，计算相位调制信号的解调参数
70.本发明申请还可以增加频率测量单元，测量被测信号频率，自动设置调谐参考源频率。
71.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。