数字相敏检波

Ｚ Ａ Ｇ Ｓｕ ｉ ， Ａ ｕ－ｈ ，Ｈ Ｎ ｈ ｘ ｎ，Ｉ ｏｇ， Ｈ Ｎ ｈ．ｅ Ｈ Ｎ Ｈ ａｃ舶２Ｚ Ａ ＧＺ ｉ ｉ ＬＵＤｅａｔ ｎ ，Ｓｅｙ ｎ ｓｔｔ ｆ ｅｏ ａｔ ａ Ｅ ｇｎｅｉ ， ｈｎ ａｇ１０３ ， ｈ ｍ； １Ｅｅ ｒｎｃ ａｇ ｅｉ ｇ ｒ ｃ ｎ ｎ ｍｅｔ ｈｎ ａｇＩ ｔｕｅｏ ｒｎｕｉ ｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｓ ｅｙｎ １０４ Ｃ Ｕ ｎｉ Ａ ｃ ｎ
ｐ ｃ ｉ ｆ ａ ｃ ｖ ｎｏ ｗ ｏｌ ｇｒｆ ｃ ｄｂ ｔｅ ｕｒ ｔｅｋｇ ． ｈ ａｌｃｐｃａｃ ａｄｔ ｊ ｉ ￣ａ Ｗ ｆｔ ｅ － ｒ ｉｏ ｏ ｃｐ ｉ ｅ ｅｓｒ ａ ｎ ｏ ｅ ｅｔ ｙ ｒ ｎ ｌ ａｅ Ｔ ｅ ｂｅ ａ ｉｎｅ ｅ ｓｎ ａ ｔ ｓ ｉ ｓ ｎ ａ ｅ ｈ ｃ ｅ ａ ｃ ａ ｔ ｎ ｈ ａ ｎ ｓ Ｊ ａ ｉ ｅ ｄｅ ｅ ｍｍｇ ｉ ｓ ｌｒ ｆ
维普资讯 ２０ ， ０ ７正
仪 表 技 术 与 传 感 器
Ｉｓ ｎ ｍｍａｎ Ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ａ ｄ Ｓ ｎ ｏ ｅ ｔ ｅ ｈ ｉｕ ｎ ｅ ｓ ｒ
２ Ｏ７ ０ｒ Ｎｏ． ８
第 ８期
利 用数 字相 敏 检 波器 消 除 电容 式传 感 器 漏 电产 生 的测 量误 差
Ａｂ ｔａ ｔ Ｏｎ ｔｅ ｂ ｓ ｆｔｅ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ａｉｕ ａ ｔｒ ｆ ｃｉｇ ｔｅ ｐ ｅ ｉｉｎ ｏ ａ ａ ｉｖ ｅ ｓ ｒ ｄ ｓ ｕｓ ｓｔ ｅ ｏ ｅ ａ ｎ ｒ ｃ ｌ ｓｒ ｃ ： ａ ｉ ｏ ｎ ｌｓｓ ｆ ｒ ｓｆｃｏ ｓａ ｅ ｔ ｒｃｓｏ ｆｃ ｐ ｃｔ ｅ ｓｎ ｏ ， ｉｃ ｓ ｅ ｐ ｒｔ ｐ ｎ ｉ ｅ ｈ ｓ ｈ ｖ ｏ ｎ ｈ ｉ ｈ ｉ ｇ ｉ ｐ
ｏｄｇ ｐ ａ ｅ ｃ ｒ Ｄ Ｓ ） ａｅ ｎｌ ｃｉ ｍｃｏｏ ｐｔ ｄａ ｅ ｅｓｒ ｅｔ ｉｕｔｆａ ｃ ｖ ｎｏ ｉｐ ｐｓ ． ｕ ｆｉ ｈｓ ｄｔ ｔ （ Ｐ Ｄ ｂｓｄｏ ｓ ｇ －ｈ ｉ ｃｍ ｕ ｒｎ ｎｗｍ ａｕｅ ｎ ｃ ｃｉｏ ｐ ｉ ｅｓ ｓｒｓ ｒ ｏｅ Ｄ ｅ ｅ ｅｏ ｎｉ ｅ ｐ ｒ ｅａ ｍ ｒ ｃａ ｔ ｅ ｏ ｄ ｉ

微电成像测井仪中数字相敏检波开方算法的改进及DSP实现徐方友;肖宏;曹启刚;马雪青
【期刊名称】《仪表技术与传感器》
【年(卷),期】2011(000)004
【摘要】研究了微电阻率成像测井仪中数字相敏检波开方算法的改进及其DSP实现.介绍了数字相敏检波的基本原理,给出了线性逼近开方算法的优缺点,针对线性逼近算法精度不高的缺点提出一种线性逼近和牛顿拉夫逊相结合的新算法,并给出新算法与线性逼近算法的相对误差图,展现了新算法在计算精度上的优越性,然后给出新算法DSP实现的程序流程图和实验结果.得出新开方算法不仅能够满足测井实时计算的要求,而且还能提高信号检测的线性度的结论.
【总页数】3页(P17-19)
【作者】徐方友;肖宏;曹启刚;马雪青
【作者单位】中国石油集团测井有限公司,陕西西安710077;中国石油集团测井有限公司,陕西西安710077;中国石油集团测井有限公司,陕西西安710077;中国石油集团测井有限公司,陕西西安710077
【正文语种】中文
【中图分类】TM933.3
【相关文献】
1.MCI微电阻率成像测井仪数字相敏检波的改进 [J], 徐方友;肖宏;马雪青;曹启刚;李向峰
2.MCI微电阻率成像测井仪数字相敏检波的改进 [J], 徐方友;肖宏;马雪青;曹启刚;李向峰
3.一种微电阻率成像测井仪数字相敏检波新算法 [J], 王宁宁;师奕兵;尹磊;李焱骏
4.数字相敏检波技术在微电成像测井仪中的应用 [J], 孔力;石军;徐方友;刘家玮
5.侧向仪器中数字相敏检波算法的改进与实现 [J], 张森峰;高秀晓;陈文;戴光明;姚德忠;张年英
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相敏检波器的工作原理相敏检波器是一种广泛应用于无线通信系统中的重要器件，它能够将高频信号转换成低频信号，用于接收和解调调制信号。

相敏检波器的工作原理主要基于相移和幅度调制的特性，下面我们将详细介绍相敏检波器的工作原理。

首先，我们来了解一下相敏检波器的基本结构。

相敏检波器主要由相移网络、幅度调制网络和滤波器组成。

相移网络用于将输入信号进行相移处理，幅度调制网络则用于调制信号的幅度，最后通过滤波器将信号进行滤波，得到所需的低频信号。

在相敏检波器中，输入的高频信号首先经过相移网络，相移网络会引入一个与输入信号频率成正比的相位变化，这样就实现了对输入信号的相位调制。

接着，经过幅度调制网络的调制，将相位调制的信号转换成幅度调制的信号。

最后，经过滤波器的滤波处理，得到所需的低频信号。

相敏检波器的工作原理可以用数学模型来描述。

假设输入信号为cos(ωt)，经过相移网络后变为cos(ωt+φ)，再经过幅度调制网络后变为Acos(ωt+φ)，其中A为幅度调制的系数。

最后经过滤波器滤波处理，得到低频信号。

可以看出，相敏检波器的工作原理主要是通过相位调制和幅度调制来实现对高频信号的处理。

相敏检波器在无线通信系统中有着重要的应用。

它可以用于接收调制信号，解调成基带信号，从而实现信号的传输和处理。

相敏检波器的工作原理简单清晰，结构也相对简单，因此在实际应用中具有较高的可靠性和稳定性。

总之，相敏检波器是一种重要的无线通信器件，它通过相位调制和幅度调制来实现对高频信号的处理，能够将高频信号转换成低频信号，用于接收和解调调制信号。

相敏检波器的工作原理简单清晰，结构相对简单，具有较高的可靠性和稳定性，因此在无线通信系统中有着广泛的应用。

数字相敏检波器在测井仪器中的应用研究
李科;鲁保平;张家田
【期刊名称】《石油仪器》
【年(卷),期】2011(025)001
【摘要】在测井仪器的信号采集设计中,需解决在恶劣工作环境中对微弱信号的精确测量的问题.常规的相关检测一般都采用模拟开关相敏检波来实现.然而硬件的相关检测方法,受到元器件温度性能的影响,表现为在高温情况下存在严重的测量误差.文章针对于目前测井仪器中的模拟相敏检波器的存在的稳定性低的缺点,提出了采用数字相敏检波器实现相关检测的的方法.该方法克服了温度变化所产生的影响,能够更精确的进行小信号的相关检测,最后使用MATLAB对文中的数字相敏检波算法进行了仿真验证.
【总页数】4页(P35-38)
【作者】李科;鲁保平;张家田
【作者单位】西安石油大学电子工程学院,陕西西安中国石油测井有限公司技术中心,陕西西安;中国石油测井有限公司技术中心,陕西西安;西安石油大学电子工程学院,陕西西安
【正文语种】中文
【中图分类】P631.8+3
【相关文献】
1.数字相敏检波在随钻电阻率测井仪中的应用 [J], 刘升虎;邢亚敏;胡启月
2.微电成像测井仪中数字相敏检波开方算法的改进及DSP实现 [J], 徐方友;肖宏;曹启刚;马雪青
3.数字相敏检波技术在微电成像测井仪中的应用 [J], 孔力;石军;徐方友;刘家玮
4.测井仪器中数字相敏检波算法的设计与实现 [J], 苏日建;孔力;石军
5.侧向仪器中数字相敏检波算法的改进与实现 [J], 张森峰;高秀晓;陈文;戴光明;姚德忠;张年英
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( 3)
1 π ( fs + fr ) t +θ es er co s 2 2 1 π ( fn - fr ) t +φ en er co s 2 2 1 π ( fn + fr ) t +φ en er co s 2 2
2 数字相敏检波算法
在模拟相敏检波中 , 乘法和检波都是通过电路 来实现的 , 不仅降低了仪器的精度和分辨率 , 而且 电路本身也会引入一定的噪声 。本设计中数字相敏 检波利用 DSP 采用软件的方式实现对待测信号的 幅值计算 , 既简化了电路设计 , 又减少了噪声引 入 。数字相敏检波的基本原理是对待测信号进行若 干周期采样 , 并将采样值与存储于数组中相应参考 值进行乘累加并取平均 , 求出其同相分量与正交分 量 , 然后计算出其幅值与相位 。其数学描述如下 : 2 nfsπ 2 nfnπ x ( n ) = es co s +θ + en co s +φ
[2] 廖谟圣 1 海洋油气工业的发展与新一代的移动式钻
采平台 [ J ] 1中国海洋平台 , 2002, 17 ( 1 ) : 1 - 31
[3] 朱 江 1 海洋钻井设备综述 [ J ] 1 中国海上油气 (工程 ) , 2000, 12 (6) : 44 - 461
此套海洋 3 000 m 多功能钻修机用于我国第 1 艘海洋油气多功能作业船 , 能为多个海洋钻井作业 平台提供优质高效服务 。 随着海洋油气资源开发力度的进一步加大 , 对 海洋修井及其他作业的需求会越来越多 , 对具有快 [3] 速拆卸 、安装的钻修井设备需求会更加旺 盛 。 L IFTBOAT钻修机在我国石油钻采装备研发史上是 一项具有里程碑意义的新产品 , 它的成功研发为我 国海洋石油开发提供了有力支持 。

第27卷　第6期2006年6月仪　器　仪　表　学　报Ch inese Jou rnal of Scien tific In strum en tV o l.27N o.6Jun.2006精密阻抗分析仪中数字相敏检波技术研究与实现Ξ王晓俊1　周杏鹏1　王　毅21(南京东南大学自动控制系　南京　210096)2(南京长盛仪器有限公司　南京　211100)摘要　研究了20～1M H z范围内数字阻抗分析仪中相敏检波器的设计原理,并详细介绍了基于该原理的信号采集原理、关键参数的计算、功能电路的设计,及以D SP为核心的相敏检波器实时算法。

实践表明,该新型相敏检波器的研制成功使得阻抗分析仪的整机性能和性价比都较传统仪器有了很大的提高。

关键词　阻抗测量　相敏检波器　等效采样　实时算法中图分类号　TM93313　文献标识码　A　国家标准学科分类代码　12013099Research and Rea l iza tion of D PS D Techn ique i n Prec ision I m pedance Ana lyzerW ang X iao jun1　Zhou X ingp eng1　W ang　Y i21(D ep a rt m en t of A u to m a tic Con trol,S ou theast U n iversity,N anj ing210096,Ch ina)2(N anj ing Chang sheng Instrum en t Co.,L td.,N anj ing211100,Ch ina)Abstract　T he theo ry of a novel digital phase detecto r in20～1M H z i m pedance analyzer is p ropo sed.T he signal samp ling theo ry,the calculati on of key param eters,the design of functi on circuits,and the real2ti m e algo rithm based on D SP are described in detail.T he results indicate that using the i m pedance analyzer i m p lem ented w ith such a novel phase detecto r can trem endously i m p rove its perfo rm ance and the perfo rm ance2p rice rati o,compar2 ing w ith the traditi onal instrum ents.Key words　I mpedance analyzing　Phase detecto r　Equivalent samp ling　R eal2ti m e algo rithm1　引 言电子电器行业产品研发和生产一般均需要能测量电子、电气元器件多种参数(阻抗、导纳、相角、电阻、电抗、电纳、电容、电感、品质因素、损耗因素)的综合测量仪器一阻抗分析仪。

相敏检波（一）相敏检波的功用和原理1、什么是相敏检波电路？相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能力的检波电路。

2、为什么要采用相敏检波？包络检波有两个问题：一是解调的主要过程是对调幅信号进行半波或全波整流，无法从检波器的输出鉴别调制信号的相位。

第二，包络检波电路本身不具有区分不同载波频率的信号的能力。

对于不同载波频率的信号它都以同样方式对它们整流，以恢复调制信号，这就是说它不具有鉴别信号的能力。

为了使检波电路具有判别信号相位和频率的能力，提高抗干扰能力，需采用相敏检波电路。

3、相敏检波电路与包络检波电路在功能与电路构成上最主要的区别是什么？相敏检波电路与包络检波电路在功能上的主要区别是相敏检波电路能够鉴别调制信号相位，从而判别被测量变化的方向，同时相敏检波电路还具有选频的能力，从而提高测控系统的抗干扰能力。

从电路结构上看，相敏检波电路的主要特点是，除了所需解调的调幅信号外，还要输入一个参考信号。

有了参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率。

4、相敏检波电路与调幅电路在结构上有哪些相似之处？它们又有哪些区别？将调制信号ux乘以幅值为1的载波信号就可以得到双边带调幅信号us，将双边带调幅信号us再乘以载波信号，经低通滤波后就可以得到调制信号ux。

这就是相敏检波电路在结构上与调制电路相似的原因。

二者主要区别是调幅电路实现低频调制信号与高频载波信号相乘，输出为高频调幅信号；而相敏检波器实现高频调幅信号与高频载波信号相乘，经滤波后输出低频解调信号。

这使它们的输入、输出耦合回路与滤波器的结构和参数不同。

（二）相敏检波电路的选频与鉴相特性1、相敏检波电路的选频特性什么是相敏检波电路的选频特性？相敏检波电路的选频特性是指它对不同频率的输入信号有不同的传递特性。

以参考信号为基波，所有偶次谐波在载波信号的一个周期内平均输出为零，即它有抑制偶次谐波的功能。

对于n=1,3,5等各奇次谐波，输出信号的幅值相应衰减为基波的1/ n，即信号的传递系数随谐波次数增高而衰减，对高次谐波有一定抑制作用。

相 敏 检 波 电 路
将调制信号ux乘以幅值为1的载波信 号就可以得到双边带调幅信号us，将 双边带调幅信号us再乘以载波信号， 经低通滤波后就可以得到调制信号ux。 这就是相敏检波电路在结构上与调制 电路相似的原因。二者主要区别是调 幅电路实现低频调制信号与高频载波 信号相乘，输出为高频调幅信号；而 相敏检波器实现高频调幅信号与高频 载波信号相乘，经滤波后输出低频解 调信号。这使它们的输入、输出耦合 回路与滤波器的结构和参数不同。
相敏检波电路的应用
大气电场中
其他领域中
在电场仪设计中，电 压信号的极性与被测 电场的极性相反。全 波检波后为单一正方 向脉动直流电压信号 ，即保证了微弱感应 电压信号与同步脉冲 信号的同相。因此， 经低通滤波器后输出 一负极性直流电压信 号，即可判断出被测 电场为负电场，从而 实现了被测电场极性 的准确鉴别。
Hale Waihona Puke 数字相敏检波器以及其他多种 测量器具中，相敏检波因其独 特的精确性和稳定性而被广泛 应用于这些器具的制作和使用 中，根据相敏检波的原理,在 LabVIEW环境实现了数字相敏 检波算法,并分析了算法性能。 实验结果表明,整周期采样时, 信噪比低至-20dB时的幅度误 差小于0.2%,相位误差小于 0.7%。为进一步验证,还利用 NI公司的波形生成卡和数据采 集卡模拟了数字相敏检波在实 际中的应用效果。
调 幅 电 路
常用的导磁材料检测方法
磁粉检测
优点：灵敏度高 缺点：不易实现检 测自动化 优点：探头上无零 电势 缺点：灵敏度不够 精准
涡流检测
g
A D2 Xm(t)
e
c
uf
b
D1
a
Rf
D3
d
D4

Ｓ ｓｅ ｅ ｅａｏ 的数字相敏检 波测量技 术研究 ｙ ｔｍ Ｇ ｎ ｒ ｔｒ
刘文礼 郭靖 李楠 徐欣
湖南 长沙 ４ ０ ７） １０３ （ 国防科技 大学 嵌入式 系统与 固态存储 工程研 究 中心 ［ 摘 要］ 本文 在传统 的相 敏检波 技术 的原理 基础上 ， 出了数字 正交 相敏检波 方法 ， 提 并详细 介绍 了其 算 法实现 过程 。通过 在 Ｘ ｌｎ ｉ ｉｘ公司 的建模工 具 Ｓ ｓ ｙ— ｔｍ Ｇｎ ｒ ｔｒ 搭建 完整的 仿真系 统 ｅ ｅ ｅａ ｏ 上 进一 步进行 误差 分析， 出 了影 响测量 精度 的关 键 因素所在 。仿真 结果 表 明， 指 以该方法 实现 的检波技 术 比传统 的方 法在 检测 性能 上有很 大 提高， 且能 在生 物 电阻抗 测量 系 统中得 到很 好 的应用 。 ［ 关键词 ］ 阻抗测 量 Ｓ ＳＥ ＥＥ ＡＯ 数 字检波 ＹＴ ＭＧＮ ＲＴ Ｒ 中 图分类号 ：Ｕ １． Ｔ ７２ ３ 文献 标识码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ９９ ４ （００ ３—５ ４０ １０ — １Ｘ ２ １）５ ０３ —２
１引言 对 于生 物组织 电阻抗 检测 技术 的研 究， 直是生 理学 、生物 医学 工程学 一 关注 的热 点 问题 。生物 电阻抗 测量 技术 ［ ］ １ 是利 用生 物组织 与器 官的 电特性 （ 阻抗 、 导纳 、介 电常数 ） 其变 化，提取 与人 体生 理 、病 理相 关 的生 物医 及 学信 息 的 一种 无损 伤 检 测技 术 。 近年 来， 究人 员针对 生物 电阻抗测量研 发 了一系列 阻抗分析 仪， 研 包括 中 低频阻 抗分析 仪和特 殊 阻抗分 析仪等 ， 中， 其 中低 频 阻抗分 析仪 的用户 最 多。 现代 中低频 阻抗分析仪 通常采用 矢量法 原理 ， 据被测 物体两端 的矢量 电压 根

基于fpga的数字相敏检波算法实现fpga（Field Programmable Gate Array）是一种非易失可配置逻辑器件，成为当今技术发展的关键产品之一。

近年来，由于其高速处理能力、低功耗、低成本等特点，fpga在数字信号处理领域得到了越来越多的应用。

一种常见的应用就是基于fpga的数字相敏检波算法实现。

在基于fpga的数字相敏检波算法中，首先要实现的是数字滤波器的设计。

这里的滤波器必须能够满足信号处理的时序要求，保证信号有较低的噪声水平。

基于此，一般采用离散傅立叶变换（DFT）进行信号滤波，使用折线拟合技术对滤波系数进行优化，从而获得高质量的滤波结果。

接下来，应该实现的是数字相敏检波的算法。

首先，通过数字滤波器进行数据采样，并将数据转换为频域数据。

然后，为了解决检波问题，把信号进行振幅处理，使噪声的振幅大小小于某一特定阈值，以判断其检波结果。

最后，以系统仿真结果为准，基于fpga实现数字相敏检波算法。

数字相敏检波算法是fpga应用中常用的一种有效方法，它可以将信号进行调制和解调，从而控制信号的振幅。

此外，基于fpga的数字相敏检波算法具有较强的容错性和可靠性，可以提供调制解调以及精确测量等功能，在许多领域得到了广泛的应用。

综上所述，基于fpga的数字相敏检波算法是一种有效的信号处理技术，由于其低功耗、低成本特点，被广泛应用于许多领域。

它可以利用数字滤波器进行数据采样和频域数据转换；利用折线拟合技术优化系统性能；利用振幅处理和判断阈值实现信号检波；利用fpga实现算法，最终达到调制解调以及精确测量等功能。

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测 井
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２０ ０ ７正
表 示 为 （） ｄ （） ｄ （） 相 敏检 波 的 目的就 一 ＋ 。
产生 Ａｖ ｌｎ结构 总线 逻辑 ， ａｏ 可使 嵌入式 系统在 硬
件 结构 、 功能 特点 、 资源 占有 等方 面全面 满足用 户 的设计 要求 。
作 者 简 介 ： 瑞 荣 ， ， ，９ ７年生 ， 贯 山 西 。博 士 、 授 、 士生 导师 ， 安 石 油 大 学 校 级 学 术 带 头 人 ， ９ １年 毕 业 于 南 京 理 工 大 学 ， 党 男 汉 １５ 籍 教 博 西 １９ 获博 士 学 位 ， 主 要 从 事数 字 信 号 处 理 及 测 井技 术 领 域 的教 学 与 科 研 工 作 。 现
３ ２ 硬件结 构 ． ．
是 要求 出实部 信号 和 虚部 信 号 。 经过 理 论 推 导 可 求 得模 拟域 的实部信 号 Ｄ 和虚部 信号 Ｄｘ ：
９ ｒ了 ＇
Ｄ Ｉ （ ｃｓ ｄ Ｒ一 ｏｏ ｔ ） Ａ
假 设 测量信 号 ｄ ｔ为 ： （）
（ ）一 Ｄｃ ｓ ￣ 一 ）一 Ｄｃ ｓ ｃ ｓ ＋ Ｄ ｓｎ ｉ ￡ ｏ（ ｏ ｇ ｏａ ｃ ｉ ｓｎ
由 于受地 层 的 电导 率 的影 响 ， 电磁 波 在 地层 中传播 时有很 大 的 幅度 衰 减 和相 位 移 动 ， 因而 感 应测井 接 收到 的信号 是具有 实部 （ Ｒ分量 ） 虚部 和 （ Ｘ分 量） 信 号 。 虚部 分 量 中的 很 强 的 成 分 是 的 “ 接耦合 ” 号 ， 部 和虚 部 分 量 中均 有 反 映地 直 信 实
采用 的都是模 拟 相敏检 波 。该检波 电路需 要 参考
所谓 相敏 检波 ， 是 通 过 监 测 所得 信 号 的 相 就

基于LabVIEW的数字相敏检波器实现张家田;周超;严正国【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(35)16【摘要】根据数字相敏检波的原理,在LabVIEW环境实现了数字相敏检波算法,并分析了算法性能.实验结果表明,整周期采样时,信噪比低至-20 dB时的幅度误差小于0.2％,相位误差小于0.7％.为进一步验证,还利用NI公司的波形生成卡和数据采集卡模拟了数字相敏检波在实际中的应用效果.%According to the principle of digital phase sensitive detection, the phase sensitive detection algorithm is implemented in Labview environment and the algorithm performance is analyzed. The experiment shows that in the condition of full period sampling, when the signal-to-noise ratio is lowered to ?0 dB, the amplitude error is less than 0. 2% and the phase error is less than 0. 7%. For further verification, the waveform generation card and data sampling card of NI (National Instruments) Company were used to simulate the real application in the phase sensitive detection.【总页数】3页(P143-145)【作者】张家田;周超;严正国【作者单位】西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室,陕西西安710065;西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室,陕西西安710065;西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TN911-34;TP311【相关文献】1.基于数字相敏检波的恒流源输出阻抗检测及补偿技术实现 [J], 鞠康;何为;何传红;刘斌;李冰2.基于DSP的数字相敏检波器的实现 [J], 黄家亮3.基于FPGA的数字相敏检波算法实现 [J], 梁世盛;乔凤斌;张燕4.数字相敏检波器的设计与实现 [J], 李念强;张焕春;禹艾芹5.基于虚拟仪器LabView的数字相敏检波算法仿真研究 [J], 梁培艳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1 [ cos ( 2 2 ) - sin
0t +
) + cos
] d t - jA
0
1 2 [ sin ( 2
0t
+
] dt
T T A cos + j A sin ( 2) 2 2 相敏检波的目的就是测量出待测信号的实部和虚 =
图 1 相敏检 波原理框图
部 [ 2] , 由将信号 u ( t ) 进行积化和差 运算后, 与式 ( 2 ) 对比可 以看出 式中的 A cos 即为 待测信 号的实 部 ,
用 AD 转换 器将模拟信号 离散化转化 为数字信 号之 后 , 再用求和近似代替积分 , 这样就可以获得数字相 敏检波原理框图如图 2 所示。
图 2 数字相敏 检波原理框图
[ 2]
2
数字相敏检波器的设计与实现
2. 1 硬件设计与实现 数字相敏检波器的框图如图 3 所示。其主要由调 理电路、 AD 转换电路、 DSP 处理 单元三个模块组 成。 接收到的信号经调理电路调理成适合 AD 转换的信号 后 , 送至 AD 转换电路 进行数模 转换, 转换结果 交由 DSP 进行相敏检波运算。
0
引
言
测信号 s ( t ) 与参考信号 r ( t ) 延时 为零时的相关运 算。其中, 参考信号 r ( t ) 与有用信号 u( t ) 频率相同。 由上述原理可得相敏检波器输出为:
T
现代测井技术常常涉及到微弱信号检测, 实际的 测井仪器进行测井时 , 固定频率的正弦有用信号常常 被淹没到噪声当中。由于相敏检波器具有鉴别调制信 号相位和选频能力的特点 , 因此 , 为了从测量信号中获 取固定频率的有用信号 , 从而获得准确的地层视电阻 率信息 , 相敏检波技术得到了广泛应用, 成为各种测井 仪器中最常使用的测井数据处理技术之一 [ 1] 。传统的 模拟相敏检波是利用双发射极晶体管的开关特性来实 现相敏检波的功能的 [ 2] , 其具有原理简单、 易于实现的 特点, 但三极管的管压降与被检测的微弱信号相比 , 已 经是不可忽略的因素 , 导致无用信号和有用信号的分 离不够彻底 , 同时其将视电导率实部直接当成视电导 率 , 而将视电导率虚部当作无用信号抑制掉, 从而使测 量结果不够精确。故本文设计 实现了一种基 于 DSP 的数字相敏检波器。

（ ｈｎ ｓａＡ ｒｎ ｕ ｃｌ ｏ ａｏ ａ ａ ｄＴ ｃｎｃｌ ｏ ｅｅ Ｃ ａ ｇｈ １ １４， Ｈ Ｃ ａｇｈ ｅｏａ ｔ ａ Ｖ ｃｔ ｎ ｌ ｎ ｅｈ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ， ｈ ｎ ｓａ４ ０ ２ Ｃ Ｎ） ｉ ｉ ｌ
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微处理器对被测信号在每个周期 的最大值 、 最小值分 别 采样 （ 一峰采样 ）两次信 号 相位 相差 为 １０ 。采 峰 ， ８。
样 ｜个 周期 ， 后进行 反相作 差 累加运算 。 ７ ｖ 然
根 据反 相采样 的原 理 ， 出 了 如 图 ２所 示 的实 现 提

相敏检波器电路工作原理相敏检波器电路工作原理相敏检波器（Phase Sensitive Detector，简称PSD）是一种能够从输入信号中提取出与参考信号相位相关的信息的电子器件。

它在通信、雷达、声纳、测量、生物医学等领域有着广泛的应用。

本文将从以下几个方面详细介绍相敏检波器的工作原理。

一、基本组成和工作原理相敏检波器通常由乘法器、低通滤波器和参考信号源组成。

乘法器是相敏检波器的核心部件，它将输入信号和参考信号相乘，产生一个与两个信号相位差相关的输出信号。

低通滤波器用于滤除乘法器输出中的高频分量，提取出所需的直流或低频信号。

参考信号源用于产生与输入信号具有相同频率和一定相位差的参考信号。

相敏检波器的工作过程可以分为以下几步：1.输入信号与参考信号相乘：乘法器的输出信号是与输入信号和参考信号的乘积成正比的，即：Vo = Vin × Vref其中，Vo为乘法器的输出信号，Vin为输入信号，Vref为参考信号。

2.提取所需频率分量：乘法器的输出信号包含多种频率分量，其中包括直流分量、输入信号频率、参考信号频率以及它们的组合频率。

低通滤波器用于提取所需的直流或低频分量，抑制高频分量。

3.相位检测：通过调整参考信号的相位，可以得到与输入信号相位差相关的输出信号。

当参考信号与输入信号的相位差为0或π时，乘法器的输出最大；当相位差为π/2或3π/2时，输出最小。

因此，相敏检波器能够检测输入信号的相位信息。

二、主要特点和应用领域相敏检波器的主要特点包括：1.高灵敏度：相敏检波器能够检测到非常微弱的输入信号，具有较高的灵敏度。

2.良好的选择性：相敏检波器对输入信号的频率和相位具有选择性，能够抑制不需要的频率分量和噪声。

3.线性度高：相敏检波器的输出与输入信号的幅度成正比，具有良好的线性度。

4.响应速度快：相敏检波器的响应速度快，能够处理高速变化的输入信号。

相敏检波器在通信、雷达、声纳、测量、生物医学等领域有着广泛的应用。

天气现象监测仪中数字相敏检波的设计与实现刘 彬1,2*，熊建林3，张建国3（1.南京航空航天大学，江苏南京 210016；2.空军勤务学院，江苏徐州 221006；3.航空气象防化研究所，北京 100085）摘 要：在研究设计天气现象监测仪的过程中，由于自然界的干扰和部分天气现象信号较为微弱，该文根据相敏检波的原理，结合TMS320F2812DSP 芯片的性能特点，采用了一种利用软件方法实现的数字相敏检波，然后利用Matlab 对其进行建模仿真，最后设计出了在DSP 芯片中运行的算法。

关键词：天气现象；FIR 数字滤波器；Matlab ；TMS320F2812Design and Realization of the DPSD in Present WeatherDetectorLIU Bin 1,2, XIONG Jianlin 3, ZHANG Jianguo 3(1.College of the Air Force service, Jiangsu Xuzhou 221006; 2.Nanjing University of Aeronautics &Astronautics ，Jiangsu Nanjing 210016; 3.Institute of Aeronautical Meteorology and Chemical Defenseof EAAF, Beijing 100085)Abstract: In the research and design of the Present Weather Detector, some signals of weather phenomenon are very weak, and they are interfered by ambient noise. According to the principle of the Phase Sensitive Detector, and combining with the natural of the TMS320F2812DSP chip, the paper realizes the Digital Phase Sensitive Detector using software. Then, the paper modeling and simulating it using Matlab, and designing the arithmetic that run in the DSP chip.Keywords: weather phenomenon, FIR digital filter, Matlab, TMS320F28120 引 言基于TMS320F2812 DSP 芯片的天气现象监测仪（Present Weather Detector ，PWD ）是一种光、机、电、数字信号处理等相结合的新产物，它由控制处理模块产生30KHz 的载波信号送到发射器端，驱动红外发光二极管向采样区发射出峰值波长为880nm 的近红外光束，当有降水粒子通过时，将对该近红外光束进行调制，接收器将调制后的光信号转换为电信号，送给控制处理模块进行计算分析，其工作原理如图1所示。

专利名称：一种用于感应测井仪的数字相敏检波电路专利类型：实用新型专利
发明人：谢雁,党瑞荣,李利品
申请号：CN200420085845.7
申请日：20040820
公开号：CN2777573Y
公开日：
20060503
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种感应测井仪的数字相敏检波电路，包括16位A/D转换芯片U1(AD977)，32位DSP数字信号处理芯片U2(TMS320VC33)，程序和数据存储器芯片U3(29F010)，电平转换芯片
U4(74LVC245)，晶体振荡器U5，14位D/A转换芯片U6(AD9767)，运算放大器U7(LF347)。

本实用新型利用浮点数字信号处理器、高精度A/D数字芯片实现了感应测井仪的数字相敏检波，它克服了传统模拟相敏检波器中由于三极管管压降引起检波精度不高的弊病，彻底去除了无用信号，保留了与油、气储层有关的有用信号，具有检波精度高、性能可靠的特点。

申请人：西安石油大学
地址：710065 陕西省西安市电子二路18号
国籍：CN
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