[发明专利]一种数字—轴角信号转换方法

说明书

技术领域

本发明是属于信号模拟与测试技术领域，特别是一种数字—轴角信号转换方法。

背景技术

常见的轴角信号有自整角机信号和旋转变压器信号，数字—轴角转换器就是将数字角度信号转换成自整角机信号或旋转变压器信号，是现代轴角电子变换技术中的核心器件，广泛应用于航天、航空、雷达、火控及工业自动化领域。现有的数字—轴角转换器只能实现一种信号类型、一种信号电压和一种信号频率的转换，功能单一；轴角模拟器虽能实现频率、电压和信号类型可编程，但只能达到16位分辨率和14位精度，产品性价比低，适应性差，不利于角度测量及控制领域的推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种数字—轴角信号转换方法，该方法采用全电子技术，能实现宽频宽压的自整角机信号或旋转变压器信号输出，且转换精度高，可扩展性强。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种数字-轴角信号转换方法，其特点是，实现该方法的电路包括数字-正余弦信号转换电路、电子式宽频宽压SCOTT变压器和DSP数字信号处理器；

数字-正余弦信号转换电路由细分电路和粗分电路组成；细分电路是一个低16位权电阻网络D/A转换电路，粗分电路由精密电阻网络、精密运放和模拟开关组成；电子式宽频宽压SCOTT变压器由模式运算电路、电压幅值运算电路和功率驱动电路组成；

数字-正余弦信号转换电路接收外部输入的经电流型变压器隔离的激磁信号和DSP数字信号处理器发送的20位数字角θ，产生正余弦信号，经电流型隔离变压器发送给模式运算电路，模式运算电路根据DSP数字信号处理器发送的经电磁隔离的控制命令控制前端输入继电器，进行信号类型选择，输出四线旋转变压器信号或三线自整角机信号给电压幅值运算电路，电压幅值运算电路根据DSP数字信号处理器发送的经电磁隔离的幅值控制命令，输出相应幅值的轴角信号，功率驱动电路根据DSP数字信号处理器发送的经电磁隔离的控制命令将轴角信号输出，选择相应电压段的功率放大电路进行功率、幅值放大，输出轴角信号，实现数字-轴角转换。

以上所述的数字-轴角信号转换方法技术方案中：所述的数字-正余弦信号转换精度由硬件精密电阻网络实现；数字-正余弦信号转换电路由高4位粗分权电阻网络和低16位细分权电阻网络实现，权电阻网络均采用低温漂精密电阻网络架构，高4位粗分角度和低16位细分角度依据三角函数正、余弦两角和与差数字表达式合成为20位全角度；实现0.001°精度的2V低压正余弦信号输出。

以上所述的数字-轴角信号转换方法技术方案中：所述的模式运算电路优选由精密电阻、精密运算放大器和前端输入继电器组成，接收固定的两路正余弦信号：                                                ，依据输出信号模式不同，切换对应电路；当四线旋转变压器信号输出时将SGND、cosθ、sinθ和CGND信号放大后输出给电压幅值运算电路；当三线自整角机信号输出时，将SGND、-sin(θ+240°)和sinθ信号放大后输出给电压幅值运算电路。

以上所述的数字-轴角信号转换方法技术方案中：所述的电压幅值运算电路优选由高精度线性DAC和精密运算放大器组成，接收四线旋转变压器信号SGND、cosθ、sinθ和CGND或三线自整角机信号SGND、-sin(θ+240°)和sinθ，依据输出信号电压幅值不同，输出0.388V-7V的四线旋转变压器信号或三线自整角机信号。

本发明转换方法中：数字-正余弦信号转换电路接受20位数字角和外部输入的经电流型变压器隔离的激磁信号，转换为2V的正余弦信号；实现0.0003°的分辨率和0.001°的精度。数学模型为

Sin(α＋β)=

Cos(α＋β)=

（α为高4位粗分数字角，β为低16位细分数字角）。

为实现精度指标，电路设计时将模拟信号和数字信号供电系统分开，其中模拟系统地为-4V，正电源为+5V，负电源为-13V；数字系统地为外部输入地，电源为+5V。

本发明转换方法中：模式运算电路由DSP数字信号处理器控制切换继电器可实现四线旋转变压器信号输出或三线自整角机信号输出，模式运算电路接收两路隔离的正余弦信号：，当四线旋转变压器信号输出时只需将信号放大后输出给电压幅值运算电路。当三线自整角机信号输出时，将两路隔离的正余弦信号共地，经算术运算后产生SGND、-sin(θ+240°)和sinθ并放大后输出给电压幅值运算电路。