[其他]鉴相调谐参差谐振滤波测量电路

说明书

本发明涉及一种滤波电路，特别是涉及一种可在宽频段内连续调谐平移的鉴相调谐参差谐振滤波测量电路。

动平衡机的问题是频率（转速）不稳，而要求高准确度的相位测量和幅值测量。尤其重要的是相位准确度。现代动平衡机的先进水平依靠具有跟踪能力的相干检波和相关滤波，达到相位误差≤±6°，相应的技术指标是一次去重率≥90％。但至今未能完全取代谐振滤波式的动平衡机。后者典型指标是相位误差≤±15°，一次去重率≥74％。一边是技术指标先进、造价和故障率也显著提高，一边是指标落后而廉价、可靠、耐用。可认为需要一种指标先进而结构简单的技术。

谐振滤波式动平衡机的技术条件、指标和多年使用的经验证明，动平衡机中信号频率不稳的范围一般不超过±0.66％。可以放宽一倍来考虑，但并不要求大范围的跟踪。本发明的任务是针对这个具体情况，研究一种专用技术，使能以简单的结构实现先进指标，而解决造价和故障率的问题。

前人有过试用参差谐振的先例，但它是不可调谐的，未能代替单级谐振电路而成为一步前进。这还是一项远未成熟的技术。本发明选择的技术途径是从研究建立参差谐振的设计着手，提出了鉴相调谐和展开参差两种技术方案，专门为此发明了均Q调谐RC谐振放大器，使参差谐振构成的矩形带通可在宽频段上调谐平移，或对正信号频率而展开参差，从而使参差谐振的三大特性得到充分运用。这三大特性是：在参差区间幅值相补而平坦，相移相抵而缓变，滤波衰减为两级之积。

达到的结果是在实际的频率变化范围内滤波器本身指标不低于或更高于现有各种跟踪滤波技术已达到的水平。由于配用了专门设计的红绿灯误差指示器，准确、醒目地进行误差监视并指明校正方向，使可能随手校正，保持更高的准确度。还可以把整机误差一并包含在内，准确地予以校正，这更是现有技术所不能的。

红绿灯误差指示器已另案申请。

参差谐振要保持其矩形带通而平移，或对正信号频率而对称展开，其基本条件是要保持两谐振电路Q值相等，在全波段上Q值的变化不能超过一个较小的百分数，且两级谐振电路只能使用双联电位器，统调每一级中的一个电阻，这是现有电路所不能的。它们的Q值随频率而变，带通特性不能维持。为此专门发明了“均Q调谐RC谐振放大器”。这种电路，当用双联电位器统调它的两个RC节的电阻时在宽波段上Q值恒定不变，不受统调误差的影响；当单调一个RC节的阻值时波段内Q值均匀，两端的极限Q差是一个不大的百分数，可以满足调谐平移和展开参差的要求。

“均Q调谐RC谐振放大器”也已另案申请。

现在先来说明参差谐振是如何达到高滤波能力和高相位准确度的，然后对鉴相调谐和展开参差结合实施例进行说明。

图1对参差谐振的特性与两级谐振电路的关系给出了简明的描述。两级谐振电路Q值相等，对称于中心频率f₀，分别有谐振频率f₁＝ 1/(a) f₀，f₂＝af₀，幅频曲线K的顶部因参差而抑平，双峰之间有一平坦区。在这平坦区内相频曲线φ的斜率最低，中点为零。若Q值不变，即两级各自的曲线形状不变，参差距离越大，幅频曲线中部的谷越深，而相频曲线也越平。相频曲线在中心附近是斜率最低的直线段，向外逐渐变陡，这性态是因为式（3）分母中有一变量平方项，其符号与常数项相反，参差获得的改善来源于分母中引进的常数项。φ曲线有拐点在90°。

现在来导出它的各项关系式，做定量的说明。

两谐振电路级联，其传输函数为。当有参差时a＞1，

由此可写出其幅频特性和相频特性：

当Q²（a－ 1/(a) ）²≤1时为单峰曲线；

当Q²（a－ 1/(a) ）²＞1时为双曲峰曲线。

中心幅值峰低为：

双峰高为

中心谷深为

δ_m＝

此处，δ_m＝（k_m－k₀）／k₀（7）

峰点位于ω_m，

在通带中部，相移是线性的，取（a＋ 1/(a) ）＝2，有