[发明专利]一种模拟数字混合结构的锁相放大器及其锁相放大方法

权利要求书

1.一种模拟数字混合结构的锁相放大器，其特征在于，包括输入信号处理系统（100）、参考信号产生系统（200）、模拟处理系统（300）、模数转换系统（400）及数字处理系统（500），所述参考信号产生系统（200）的第一输出端和第二输出端输出两路相互正交的正弦波参考信号；

所述模拟处理系统（300）包括第一模拟乘法器（31）、第二模拟乘法器（32）、第一模拟低通滤波器（41）及第二模拟低通滤波器（42），所述模数转换系统（400）包括第一模数转换器（51）及第二模数转换器（52），所述数字处理系统（500）包括第一数字低通滤波器（61）、第二数字低通滤波器（62）及数字运算器（7）；

所述输入信号处理系统（100）的输入端接输入信号，输出端分别与第一模拟乘法器（31）的第一输入端和第二模拟乘法器（32）的第一输入端连接，所述参考信号产生系统（200）的第一输出端与第一模拟乘法器（31）的第二输入端连接，所述参考信号产生系统（200）的第二输出端与第二模拟乘法器（32）的第二输入端连接；

所述第一模拟乘法器（31）的输出信号依次通过第一模拟低通滤波器（41）、第一模数转换器（51）及第一数字低通滤波器（61）输入到数字运算器（7），所述第二模拟乘法器（32）的输出信号依次通过第二模拟低通滤波器（42）、第二模数转换器（52）及第二数字低通滤波器（62）输入到数字运算器（7）。

2.根据权利要求1所述的一种模拟数字混合结构的锁相放大器，其特征在于，所述数字运算器（7）包括幅值计算模块（71）、相位计算模块（72）、误差校正模块（73）和反馈模块（74），所述第一数字低通滤波器（61）和第二数字低通滤波器（62）所输出的信号均分别输入到幅值计算模块（71）、相位计算模块（72）、误差校正模块（73）及反馈模块（74），所述反馈模块（74）的输出端与参考信号产生系统（200）的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种模拟数字混合结构的锁相放大器，其特征在于，所述输入信号处理系统（100）包括依次串联的缓冲转换模块（11）、滤波模块（12）和放大模块（13），缓冲转换模块（11）的输入端接输入信号，用于对输入信号进行缓冲或信号转换，放大模块（13）的输出端分别与第一模拟乘法器（31）的第一输入端和第二模拟乘法器（32）的第一输入端连接。

4.根据权利要求2所述的一种模拟数字混合结构的锁相放大器，其特征在于，参考信号产生系统（200）包括相位累加模块（21）和信号发生模块（22），所述反馈模块（74）的输出端与相位累加模块（21）的输入端连接，所述相位累加模块（21）的输出端与信号发生模块（22）的输入端连接，所述信号发生模块（22）的第一输出端与第一模拟乘法器（31）的第二输入端连接，第二输出端与第二模拟乘法器（32）的第二输入端连接。

5.根据权利要求3所述的一种模拟数字混合结构的锁相放大器，其特征在于，所述输入信号为电流信号，所述缓冲转换模块（11）包括输入耦合电路、电流-电压转换电路及差分放大电路，所述输入耦合电路的输入端接输入信号，输出端依次通过电流-电压转换电路及差分放大电路后与滤波模块（12）连接。

6.根据权利要求3所述的一种模拟数字混合结构的锁相放大器，其特征在于，所述输入信号为电压信号，所述缓冲转换模块（11）包括输入耦合电路及差分放大电路，所述输入耦合电路的输入端接输入信号，输出端通过差分放大电路与滤波模块（12）连接。

7.根据权利要求3所述的一种模拟数字混合结构的锁相放大器，其特征在于，所述滤波模块（12）包括50Hz/100Hz陷波器和自跟踪窄带滤波器，所述缓冲转换模块（11）依次通过50Hz/100Hz陷波器、自跟踪窄带滤波器和放大模块（13）连接。

8.一种模拟数字混合结构的锁相放大器的锁相放大方法，其特征在于，包括：

S1、通过参考信号产生系统产生两路相互正交的正弦波信号，然后将两路相互正交的正弦波信号分别与输入信号相乘后，得到两路模拟电压输出信号；

S2、分别将该两路模拟电压输出信号进行模拟低通滤波后，进行模数转换，得到两路数字电压输出信号；

S3、分别对两路数字电压输出信号进行数字低通滤波，并滤除高频干扰信号和混叠信号后，将两路滤波后的输出信号发送到数字运算器。