[发明专利]一种频率域有源正交矢量型检测系统

说明书

技术领域

本发明是一种正交检测系统，尤其是一种频率域有源正交矢量型检测系统，也可称为有源实虚分量频谱检测系统，是一种宽频范围内用于检测各种线性时不变的待测系统的电子仪器。

背景技术

目前国内外市场上的相似产品是正交矢量型锁相放大器(LIA)，LIA的核心部件是相敏检波器(PSD)，从广义的角度来看是属于一种相关检测，最大的特点是检测出与参考信号的频率和相位相关的微弱信号，具有强大的压制干扰能力。正交矢量型锁相放大器必须引入外参考信号，经过锁相环(PLL)，提取出两路正交信号(相位差为90°)，分别作为参考信号送到两个相同的PSD。PLL在工作过程中会受到种种干扰，产生相位锁定误差，直接影响到LIA的检测精度，这是LIA的突出缺点；另一个缺点是，对于一个待测系统，最经典的测量方法是以正弦波点频测量方法为基础的，故必须有一个激励信号源，而LIA不包括信号源部分。

发明内容

本发明的目的涉及一种频率域有源正交矢量型检测系统，也可称为有源实虚分量频谱检测系统，是一种宽频范围内用于检测各种线形时不变待测系统的电子仪器。具备一定功率的信号源，可以实现对各种待测系统的激励；实现对待测系统输出的微弱信号进行正交矢量型检测，即实现对待测系统的实虚分量的频谱检测。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种频率域有源正交矢量型检测系统，包括信号源部分和正交矢量检测部分，其中所述信号源部分由振荡器和功率放大器组成，其中振荡器输出的第一路信号为正弦波信号sinωt，第二路信号是与sin2ωt同相位的方波信号fr，其中正弦信号单向送到功率放大器并放大到Asinωt后再送到待测系统；所述正交矢量检测部分由分频电路、超低噪声前置放大器、两个相敏检波器、两个低通滤波器和两个直流放大器组成；振荡器的第二路输出信号fr经过分频电路转换成为两种参考信号，其中一种参考信号是与sinωt的同相的方波信号fr1，另一种参考信号是与sinωt的相位差为90°的方波信号fr2，所述fr1和fr2分别送到两个并列的相敏检波器，与此同时，待测系统的输出经过同一个超低噪声放大器，再分别送到这两个并列的相敏检波器，相敏检波器单向连接到低通滤波器，再单向连接到直流放大器，从而实现正交矢量型检测(即实现实虚分量的分离)；这是正交矢量检测的一个通道，必要时可用相同的结构组成多个通道。上述方案为模拟类型正交矢量检测系统的结构，此结构也可用于数字类型的结构。

本发明的有益效果为：本发明的频率域有源正交矢量型检测系统，也可称为频率域有源实虚分量检测系统，是一种宽频范围内用于检测各种线性时不变的待测系统的科学仪器，换言之，它是一个性能优越的平台，由此可以派生出多种探测、检测与检验等仪器设备；自备一定功率输出的正弦波信号源，可以直接实现对待测系统的正交矢量检测，在保证检测灵敏度和测量精度的前提下，可最大限度地减小对待测系统激励信号源的功耗，从微弱信号提取有用信号；可应用于物理(力学、光学、电磁学等)、化学(包括电化学等)、生物医学等众多学科，配备相应的传感器，则可应用于工程及产品的检验及检测，功能全、用途广。

附图说明

图1是本发明所述的频率域有源正交矢量型检测系统的结构框图；

图2是本发明所述频率域有源正交矢量型检测系统的相敏检波器电路图。

图中：1、信号源部分；11、振荡器；12、功率放大器；2、正交矢量检测部分；21、分频电路；22、超低噪声放大器；23、相敏检波器；24、低通滤波器；25、放大器；3、待测系统。

具体实施方式