[发明专利]一种鲁棒的微机械谐振器的运动信号提取方法

说明书

本发明公开了一种鲁棒的微机械谐振器的运动信号提取方法，本发明通过上边带同相解调、上边带正交解调、下边带同相解调和下边带正交解调可以得到上边带幅度、上边带相位、下边带幅度和下边带相位，谐振器的谐振幅度信号为上边带幅度与下边带幅度之和的二分之一，谐振器的谐振相位信号为下边带相位与上边带相位之差的二分之一，从而可以消除环境因素和驱动频率对接口电路的幅度增益和相位滞后造成的影响，实现对环境的鲁棒性。本发明原理简单，能应用于微机械谐振器的运动信号提取，如微机械陀螺。

技术领域

本发明涉及微机械谐振器，尤其涉及一种鲁棒的微机械谐振器的运动信号提取方法。

背景技术

微机械谐振器在时变驱动力或者驱动电压的作用下发生内部结构之间的相对机械运动，产生运动信号，这运动信号经过高频载波调制后由接口电路转换成便于处理的电压信号，接口电路为由运算放大器构成的高通滤波器，从而可以避免接口电路的模拟元器件产生的低频噪声掺杂在谐振器中，保证接口电路可以阻止低频噪声通过，从而通过数字信号处理提取其运动信号的幅度和相位，自动增益控制技术和锁相环技术利用这幅度和相位进行微机械谐振器的闭环控制。

受限于模拟电路的温度效应以及谐振器的实际工作范围具有温差大的特点，接口电路会对运动信号造成一定的相位滞后，受限于谐振器的驱动频率波动的影响，运动信号在接口电路处的幅度增益会随着运动信号的驱动频率而产生时变。这种相位滞后和幅度增益会造成接口电路转换得到的电压信号产生失真，对提取到的运动信号的幅度和相位的精度产生影响。

传统的微机械谐振器的解调方法有两种：一种是先进行载波解调后进行驱动频率的同相和正交解调，得到运动信号的幅度和相位，第二种为直接进行同相和正交的解调，解调频率仅为载波频率与驱动频率之和。但是这两个传统的解调方法提取到的运动幅度和相位均受接口电路的幅度增益和相位滞后的影响，限制了提取的幅度和相位的准确性，导致了自动增益控制技术无法让谐振器的幅度达到被控量，锁相环技术无法让谐振器的相位控制在设定值。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，为微机械谐振器提供一种鲁棒的微机械谐振器的运动信号提取方法。

本发明的具体方案如下：

一种鲁棒的微机械谐振器的运动信号提取方法是接口电路将谐振器的被高频载波调制的运动信号转成电压信号，通过上边带的同相解调和正交解调得到上边带的幅度和相位，通过下边带的同相解调和正交解调得到下边带的幅度和相位，利用上边带和下边带的幅度相对关系和相位相对关系进行数学运算得到谐振幅度值和谐振相位值，从而可以消除温度因素和模拟电路技术等环境因素对接口电路的幅度增益和相位滞后的影响，实现微机械谐振器的接口电路的环境鲁棒性，可以精确获得微机械谐振器的谐振幅度和谐振相位。

进一步地，所述的一种鲁棒的微机械谐振器的运动信号提取方法具体步骤如下：

1)微机械谐振器的接口电路将谐振器的被高频载波调制的运动信号转成电压信号，输入至上边带解调模块和下边带解调模块；

2)上边带解调模块对输入的运动信号进行解调处理，输入至上边带幅度相位提取模块；

3)下边带解调模块对输入的运动信号进行解调处理，输入至下边带幅度相位提取模块；

4)上边带幅度相位提取模块对输入的信号求取上边带幅度和上边带相位；

5)下边带幅度相位提取模块对输入的信号求取下边带幅度和下边带相位；

6)谐振幅度信号提取模块对上边带幅度和下边带幅度进行数学运算，得到谐振幅度值；

7)谐振相位信号提取模块对上边带相位和下边带相位进行数学运算，得到谐振相位值。