[实用新型]滤除工频干扰的软件锁相环

说明书

技术领域

本实用新型涉及滤除工频干扰的技术领域，特别是涉及一种滤除工频干扰的软件锁相环。

背景技术

众所周知，工频干扰(PL)即为市电电压以电磁波的辐射形式对电气设备和电子设备造 成的干扰，其频率为50Hz。以现代医疗领域为例，虽然现代生物信号处理技术得到了很大的 提高，但在所有生物信号的采集中都存在工频干扰，尤其是人体的心电信号(ECG)，作为一 种重要的生命体征参数，包含了丰富的病理信息，对医生正确诊断心血管疾病具有重要的参 考价值。但心电信号一般比较微弱，频率为在0～100Hz之间。因此在心电信号的采集、处 理等过程中，50Hz的工频干扰就是较为典型的干扰之一。一般来说多采用硬件采集电路设计， 如屏蔽、接地和模拟滤波电路等措施，但这些硬件方法在数字采样中也会产生新的干扰，并 不能完全滤除工频干扰。因此，基于软件设计的滤波方法来消除心电信号的工频干扰成为一 种必要的手段，近几年一些算法层出不穷，如梳状滤波器的设计、减法锁定技术等。但是这 些方法中，只有当采样频率与电源频率同频有谐波产生时，干扰才能达到最大的抑制，而当 电源频率改变时，上述方法就失去了效率。一般来说，长期内(>24小时)电源频率是非常 稳定的，但是在短期内，连续变化的负载电网频率是不稳定的，误差范围一般在±0.1Hz内， 也可高达±0.2Hz。较大的浮动，可导致系统的加载自动脱落而致崩溃。

最近有关于基于软件设计的输入共模锁相技术(SPLL)，该方法是基于两个数字稳压控制 环路维护电阻式和电容输入共模阻抗平衡的设计，在平衡时进行心电信号的采集，但其控制 环需要精确的同相和同步，否则也会失稳。在其它应用中，也必须是同步的。

因此亟需提供一种新型的滤除工频干扰的软件锁相环来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种滤除工频干扰的软件锁相环，能够通过软件 产生同步的工频共模干扰，有效滤除数字信号中的工频干扰。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种滤除工频干扰的软 件锁相环，其输入的信号为模拟信号，输出的信号为数字信号，所述软件锁相环包括依次连 接的模数转换器、鉴相器、环路滤波器、数控振荡器，数控振荡器的输出端分别连接鉴相器、 模数转换器，分别向鉴相器、模数转换器提供参考信号、同步信号，数控振动器的输入端输 入一时钟信号；

环路滤波器包括正向通路与若干旁路，正向通路包括依次连接的第一求和器、第二求和 器、第一放大器、第二放大器、第三求和器、第四求和器；若干旁路包括第一延迟器、第二 延迟器、第三延迟器、第三放大器，第一延迟器的输入端、第二延迟器的输出端及鉴相器的 输出端与第一求和器的输入端相连，第一延迟器的输出端与第二求和器的输入端相连，第二 延迟器的输入端与第一放大器的输入端相连、输出端与第一求和器的输入端相连，第二放大 器的输入端与第一放大器的输出端相连、输出端与第四求和器的输入端相连，第三延迟器的 输入端与第三求和器的输出端相连、输出端与第三求和器的输入端相连，第三放大器的输入 端与第二放大器的输入端相连、输出端与第四求和器的输入端相连。

在本实用新型一个较佳实施例中，环路滤波器的传输函数为