[发明专利]零相移零温漂自适应有源模拟带通滤波器

说明书

本发明专利是属于零相移零温漂自适应有源模拟带通滤波器产品的技术方案。

有源带通滤波器以其体积小、电路设计灵活性强，广泛应用于电子产品设计方案之中，如用于电力系统功率因数测量的工频相位计、射频接收机中频信号提取等。有源带通滤波器在理论上是提取有用频率、抑制噪声的最直接且有效之手段；但其温度漂移使输入信号中基频(有用)分量在通过滤波器后，因带通滤波器自身中心频率漂移，使输出基频信号与输入信号中基频信号之间产生相位差，即为相移，亦称为相位延迟失真，当带通Q值较高时相位失真随温度变化明显增加，有时会产生有用基频被滤除的恶劣后果。

为保证有用基频在通过滤波器后相移为零，并且需实时连续得到有用基频信号，采用自适应有源模拟带通滤波器的传统方案如图1所示，图1中1为压控有源模拟带通滤波器；2为90°移相器；3为模拟乘法器；4为积分器。当含有高次谐波分量的基频输入信号V_i经2后成为与V_i正交的V_i′，并与带通滤波器滤出的基频信号V₀模拟相乘，得到一个能反映带通滤波器中心频率变化方向的直流反馈电压：ΔU，ΔU通过4产生使1中心频率f_o与V_i中基频一致且相位差为零的压控直流电压U，U随时调节压控带通的中心频率f_o跟随输入基频，使带通滤波器的输出基频信号与输入基频相差为零，以达到滤除杂波且保证输出信号基频相位无延迟失真。

为说明问题，简化推导过程如下：

设：V_i＝a₁sinωt＋a₂sin2ωt＋a₃sin3ωt＋…；90°移相器幅频响应平坦

那么：V_o＝A₁sin(ωt＋θ₁)＋A₂sin(2ωt＋θ₂)＋A₃sin(3ωt＋θ₃)＋…

      V_i′＝a₁cosωt＋a₂cos2ωt＋a₃cos3ωt＋…

∴乘法器输出ΔU＝V_i′×V_o

ΔU＝(a₁cosωt＋a₂cos2ωt＋a₃cos3ωt＋…)[a₁sin(ωt＋θ₁)＋A₂sin(2ωt＋θ₂)＋A₃sin(3ωt＋θ₃)＋…]