[发明专利]基于锁定放大器的双环补偿抑制正交信号源相位噪声电路

说明书

技术领域

本发明涉及实验仪器自动控制与检测领域，具体涉及一种基于锁定放大器的双环补偿抑制正交信号源相位噪声电路。

背景技术

在电涡流检测领域，由于检测信号微弱容易被噪声淹没，需采用正交锁定放大器检测信号的幅度和相位。系统需配置高频率稳定度的激励信号源；同时还需要与信号源同频的正交信号作为参考信号。信号源由半导体器件和电子元件组成，会受到电子器件温漂、老化及电路噪声的影响产生相位噪声，引起信号源相位抖动，从而造成信号源与正交参考信号之间相位偏移，影响涡流检测系统的测量精度。

信号源产生正交信号的方法采用数字锁相环(PLL)，PLL为相位反馈控制系统，在环路锁定状态下，环路相位差始终很小且处于鉴相特性的线性区，具有窄带滤波特性，并对噪声有一定的抑制能力。这种单环电路只解决了跟踪和部分噪声抑制。在涡流检测精密测量系统中，需对正交参考信号的相位噪声进一步加以抑制，这样才能保证其测量精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种基于锁定放大器的双环补偿抑制正交信号源相位噪声电路，该电路融入现代控制技术和微弱信号检测技术，应用鉴相法完成信号源相位噪声的测量；应用线性控制理论实现环路负反馈控制并对信号源相位噪声引起的相位偏移量加以补偿，是一种基于锁定放大器的双环补偿抑制正交信号源相位噪声电路。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于锁定放大器的双环补偿抑制信号源相位噪声电路，其特征是：该电路包括比较器、#1低通滤波器、积分器、1/2V_os测量电路、相敏检波、鉴频鉴相器、#2低通滤波器、压控振荡器、1/4分频器,1/4分频器输出正交分量与相敏检波输入相连，相敏检波输出与积分器输入负端相连；1/2V_os测量电路输出与积分器输入正端相连；积分器输出与#1低通滤波器输入相连；低通滤波器输出与比较器负端相连，比较器输出与鉴频鉴相器输入相连；1/4分频器同相分量输出与鉴频鉴相器输入相连，鉴频鉴相器鉴相输出与#2低通滤波器输入相连，#2低通滤波器输出与压控振荡器输入相连，压控振荡器输出与1/4分频器输入相连；信号源与相敏检波、1/2V_os测量电路和比较器的输入相连。

本发明中，相敏检波包括模拟开关及逻辑控制信号。设u_s(t)＝U_smsin(ωt+Δθ)+V_OS，其中Δθ为相位偏移量且其值很小，相敏检波对信号源进行正交分量测量，测量相位偏移量电平和信号源直流偏移V_os电平，其值为u_a(t)＝(U_smV_r/π)·sinΔθ+1/2·V_os＝k₁+1/2V_os，式中k₁＝(U_smV_r/π)·sinΔθ≈(U_smV_r/π)·Δθ。