[发明专利]一种宽带90°移相方法

说明书

一种宽带90°移相方法，该方法包括一种移相器，所述移相器包括电阻R5、电阻R3、电容C2、运算放大器A1、一个电流可控电阻单元、一个相位差/电流转换单元。所述电阻R5、电阻R3、电容C2、运算放大器A1与所述电流可控电阻单元，构成移相电路。所述相位差/电流转换单元接收输入信号Uin和运算放大器A1的输出信号Uo，将两路信号相位差转换成电流输出。所述电流可控电阻单元接收相位差/电流转换单元的输出电流，将电流变化转换成电阻变化，控制所述移相电路的输出信号相位，保证所述移相电路输入信号与输出信号相位差为90°。本发明移相方法在较宽频率范围内、对输入频率变化的正弦信号、可自适应跟踪频率变化实现不同频率下90°移相。

技术领域

本发明一种宽带90°移相方法，用于对交流正弦信号进行90°精确移相。

背景技术

光泵磁力仪是一种弱磁测量仪器，以某些气态碱金属原子(39K，87Rb，133Cs等)或某些惰性气体(3He，4He)原子在外磁场中的塞曼效应为基础，在光抽运和射频磁场共同作用下，使原子发生光磁共振现象，根据射频磁场频率即可确定外磁场大小，根据工作方式不同，可分为跟踪式和自激振荡式。两种结构磁力仪均需对输出信号移相90°后反馈到传感器吸收室，使吸收室中的工作物质通过吸收的方式对光的强度进行调制，利用光敏二极管检测到被调制光的强度变化频率，该频率与外磁场成正比，进而可得到待测磁场值。移相误差会引起磁场测量误差，所以高精度宽带90°移相网络的设计是光泵磁力仪的关键技术之一。

用于地磁场测量的铯光泵磁力仪，需要在50KHz-350KHz范围内可自适应频率变化的精确90°移相电路，即要求电路输入频率在50KHz-350KHz范围内任意变化时，其输出信号相位差一直滞后于输入信号90°。目前的移相电路大多是针对频率范围较窄或某一固定频率的信号进行移相。如申请号为“201410411245.3”的专利描述了一种借助于积分与比较器原理的移相电路，由于积分的充放电过程需要时间，所以无法对频率高于10KHz的信号进行精准90°移相。除此之外，还有利用RLC网络实现的移相电路，通过调节R、L、C三个参数，这种移相网络能对固定的频率点进行精确90°移相，一旦频率发生变化，则移相角度将会偏离90°，故无法实现宽带范围内自适应频率变化的90°移相。除此之外，在其它工程应用领域也需宽频带范围内的90°移相器。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种在较宽频率范围内、对输入频率变化的正弦信号、可自适应跟踪频率变化实现不同频率下90°移相的一种宽带90°移相器，该移相器可以用于铯光泵磁力仪的宽带移相网络，也可用于其它类似场合。

本发明采取的技术方案为：

一种宽带90°移相器，包括电阻R5、电阻R3、电容C2、运算放大器A1、一个电流可控电阻单元、一个相位差/电流转换单元。

所述电阻R5一端连接所述相位差/电流转换单元，电阻R5另一端连接电阻R3一端、运算放大器A1的反向输入端，电阻R3另一端连接运算放大器A1的输出端；

所述电容C2一端连接电阻R5一端，电容C2另一端连接所述电流可控电阻单元、运算放大器A1的同向输入端；

所述运算放大器A1的输出端连接所述相位差/电流转换单元，所述相位差/电流转换单元连接所述电流可控电阻单元；

所述电阻R5、电阻R3、电容C2、运算放大器A1与所述电流可控电阻单元，构成移相电路；

所述相位差/电流转换单元接收输入信号Uin和运算放大器A1的输出信号Uo，将两路信号相位差转换成电流输出；

所述电流可控电阻单元接收相位差/电流转换单元的输出电流，将电流变化转换成电阻变化，控制所述移相电路的输出信号相位，保证所述移相电路输入信号与输出信号相位差为90°。