应用于mems陀螺数字电路的相位调节装置及解调装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于MEMS陀螺数字电路的相位调节装置及解调装置，涉及MEMS陀螺仪技术领域。所述相位调节装置包括移位寄存器链和第一带通滤波器，待调整相位的信号与所述移位寄存器链的输入端连接，所述移位寄存器链用于对输入的信号进行相位的粗调，所述移位寄存器链的输出端与第一带通滤波器的输入端连接，所述第一带通滤波器用于通过改变带通滤波器的参数，将第一带通滤波器的中心频率点左移或右移，而不改变带宽的情况下对相位粗调后的检测信号进行相位精调。所述相位调节装置实现简单、相位调节范围大、精度高、线性度好，能够较为精准地实现数字信号的相位调节。
【专利说明】
应用于MEMS陀螺数字电路的相位调节装置及解调装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及MEMS陀螺仪技术领域，尤其涉及一种应用于MEMS陀螺数字电路的相位调节装置及数字解调装置。
【背景技术】
[0002]MEMS陀螺具有成本低、体积小、功耗低、可靠性高等优点，其不仅在航空、航天、军事领域的应用中占据重要地位，而且在民用领域也取得了广泛的应用。MEMS陀螺数字电路对信号相位有很高的要求。例如，驱动闭环的正反馈需要调整环路信号的相位;还有数字解调时，需要调整两路输入信号的相位来达到正交解调。相位调节技术广泛应用于MEMS陀螺数字电路中，是一项关键核心技术。
[0003]传统的MEMS陀螺数字相位调节普遍采用移位寄存器链实现，移位寄存器链的宽度、长度分别取决于输入信号的宽度、相位调节范围。该方法通过寄存器的延迟来实现相位移动，相位调节离散，相移为N*Fgyrci/Fcak(N为延迟长度，Fcak为移位寄存器时钟频率，Fgyr。为输入信号频率)。该方法移相精度取决于?趴。作。11{，只能通过提高?。11{来提升相移的精度，这样会降低相位调节范围。若想两者兼顾，则需延长寄存器链的长度，则电路面积和功耗会成倍增加。该方法实现简单，但不适合应用于相位精确控制的场合。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于MEMS陀螺数字电路的相位调节装置及数字解调装置，所述相位调节装置实现简单、相位调节范围大、精度高、线性度好，能够较为精准地实现数字信号的相位调节。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种应用于MEMS陀螺数字电路的相位调节装置，其特征在于:包括移位寄存器链和第一带通滤波器，待调整相位的信号与所述移位寄存器链的输入端连接，所述移位寄存器链用于对输入的信号进行相位的粗调，所述移位寄存器链的输出端与第一带通滤波器的输入端连接，所述第一带通滤波器用于通过改变带通滤波器的参数，在不改变带宽的情况下，将第一带通滤波器的中心频率点左移或右移，实现对相位粗调后的检测信号进行相位精调，经过移位寄存器链进行相位粗调并经过第一带通滤波器进行相位精调后的信号通过第一带通滤波器输出。
[0006]进一步的技术方案在于:所述移位寄存器链包括一个以上串联连接的移位寄存器。
[0007]进一步的技术方案在于:所述带通滤波器为IIR带通滤波器。
[0008]本发明还公开了一种应用于MEMS陀螺数字电路的数字解调装置，其特征在于:包括由所述的相位调节装置构成的检测电路，还包括由第二带通滤波器构成的驱动电路以及乘法器，检测信号经所述检测电路处理后经乘法器的一个输入端输入至乘法器，驱动信号与第二带通滤波器的输入端连接，第二带通滤波器用于对输入的驱动信号进行滤波处理，经第二带通滤波器处理后的驱动信号经乘法器的另一个输入端输入至乘法器，乘法器的输出端为解调后的信号；检测信号和驱动信号为相同频率但存在相位差的正弦波信号，通过检测电路内的移位寄存器对输入端的检测信号进行相位的粗调，相位粗调后的检测信号通过将第一带通滤波器的中心频率点左移或右移，而不改变带宽的情况下对相位粗调后的检测信号进行相位精调，使其相位与驱动信号的相位差为O，后输出幅值。
[0009]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:所述相位调节装置包括移位寄存器链和第一带通滤波器，所述相位调节装置根据采样频率和信号频率的变化，设计不同的移位寄存器链，保证所需相位调节的范围和相位粗调精度。通过只改变第一带通滤波器的参数，移动第一带通滤波器的频带，即移动滤波器的中心频率点，使滤波器中心频率点与信号频率的频率差改变，从而改变检测信号通过带通滤波器后的相位差，对相位粗调后的信号进行相位的精调，使相位差的调整更精确。所述相位调节装置实现简单、相位调节范围大、精度高、线性度好，能够较为精准地实现数字信号的相位调节。
【附图说明】
[0010]图1是本发明所述相位调节装置的原理框图；
图2是本发明所述数字解调装置的原理框图；
图3是IIR带通滤波器幅频相频特性图；
图4是IIR带通滤波器中心频率点附近的相频特性图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0012]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0013]实施例一
如图1所示，本发明公开了一种应用于MEMS陀螺数字电路的相位调节装置，包括移位寄存器链和第一带通滤波器，所述移位寄存器链包括一个以上串联连接的移位寄存器，所述带通滤波器为IIR带通滤波器。移位寄存器链内的移位寄存器个数需要根根据采样频率和信号频率的变化确定，用以保证所需相位调节的范围和相位粗调精度。待调整相位的信号与所述移位寄存器链的输入端连接，所述移位寄存器链用于对输入的信号进行相位的粗调。
[0014]移位寄存器链的相位粗调的原理:让信号通过移位寄存器链进行延迟来对相位进行粗调。信号每通过一个移位寄存器，相位延迟为:(信号频率+采样频率)X360°，以移位寄存器的采样频率480KHz，信号频率6KHz为例，则信号每通过一次移位寄存器，其相位延迟为:(6 + 480) X360。=4.5°。
[0015]所述移位寄存器链的输出端与第一带通滤波器的输入端连接，所述第一带通滤波器用于在不改变带宽的情况下，通过改变带通滤波器的参数，将第一带通滤波器的中心频率点左移或右移，实现对相位粗调后的检测信号进行相位精调，经过移位寄存器链进行相位粗调并经过第一带通滤波器进行相位精调后的信号通过第一带通滤波器输出。
[0016]带通滤波器的相位精调的原理:图3是IIR带通滤波器幅频相频特性图；图4是IIR带通滤波器中心频率点附近的相频特性图。利用带通滤波器中心频率点附近相频特性来实现相位精调。假设信号频率位于带通滤波器中心频率处，且固定不变，当带通滤波器中心频率点以微小变化时，其对带通滤波器的幅频特性影响微小，但信号的相位变化范围较大，且可近似为线性变化，满足相位精调的需要。假设采样频率480KHZ，信号频率和带通滤波器的中心频率为6KHz，带宽为400Hz，则中心频率仅需偏移I IHz，则可实现上述4.5 °(0.0785rad)的相位延迟。
[0017]所述相位调节装置包括移位寄存器链和第一带通滤波器，所述相位调节装置根据采样频率和信号频率的变化，设计不同的移位寄存器链，保证所需相位调节的范围和相位粗调精度。通过只改变第一带通滤波器的参数，移动第一带通滤波器的频带，即移动滤波器的中心频率点，使滤波器中心频率点与信号频率的频率差改变，从而改变检测信号通过带通滤波器后的相位差，对相位粗调后的信号进行相位的精调，使相位差的调整更精确。所述相位调节装置实现简单、相位调节范围大、精度高、线性度好，能够较为精准地实现数字信号的相位调节。
[0018]实施例二
如图2所示，本发明还开了一种应用上述相位调节装置的数字解调装置，包括由所述相位调节装置构成的检测电路，还包括由第二带通滤波器构成的驱动电路以及乘法器。检测信号经所述检测电路处理后经乘法器的一个输入端输入至乘法器，驱动信号与第二带通滤波器的输入端连接，第二带通滤波器用于对输入的驱动信号进行滤波处理，经第二带通滤波器处理后的驱动信号经乘法器的另一个输入端输入至乘法器，乘法器的输出端为解调后的信号;检测信号和驱动信号为相同频率但存在相位差的正弦波信号，通过检测电路内的移位寄存器对输入端的检测信号进行相位的粗调，相位粗调后的检测信号通过将第一带通滤波器的中心频率点左移或右移，而不改变带宽的情况下对相位粗调后的检测信号进行相位精调，使其相位与驱动信号的相位差为0，后输出幅值。
【主权项】
1.一种应用于MEMS陀螺数字电路的相位调节装置，其特征在于:包括移位寄存器链和第一带通滤波器，待调整相位的信号与所述移位寄存器链的输入端连接，所述移位寄存器链用于对输入的信号进行相位的粗调，所述移位寄存器链的输出端与第一带通滤波器的输入端连接，所述第一带通滤波器用于通过改变带通滤波器的参数，在不改变带宽的情况下，将第一带通滤波器的中心频率点左移或右移，实现对相位粗调后的检测信号进行相位精调，经过移位寄存器链进行相位粗调并经过第一带通滤波器进行相位精调后的信号通过第一带通滤波器输出。2.如权利要求1所述的应用于MEMS陀螺数字电路的相位调节装置，其特征在于:所述移位寄存器链包括一个以上串联连接的移位寄存器。3.如权利要求1所述的应用于MEMS陀螺数字电路的相位调节装置，其特征在于:所述带通滤波器为IIR带通滤波器。4.一种应用于MEMS陀螺数字电路的数字解调装置，其特征在于:包括由权利要求1-3中任意一项所述的相位调节装置构成的检测电路，还包括由第二带通滤波器构成的驱动电路以及乘法器，检测信号经所述检测电路处理后经乘法器的一个输入端输入至乘法器，驱动信号与第二带通滤波器的输入端连接，第二带通滤波器用于对输入的驱动信号进行滤波处理，经第二带通滤波器处理后的驱动信号经乘法器的另一个输入端输入至乘法器，乘法器的输出端为解调后的信号;检测信号和驱动信号为相同频率但存在相位差的正弦波信号，通过检测电路内的移位寄存器对输入端的检测信号进行相位的粗调，相位粗调后的检测信号通过将第一带通滤波器的中心频率点左移或右移，而不改变带宽的情况下对相位粗调后的检测信号进行相位精调，使其相位与驱动信号的相位差为O，后输出幅值。
【文档编号】G01C19/5776GK105865431SQ201610233183
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】任臣, 徐磊
【申请人】中国电子科技集团公司第十三研究所