[发明专利]用于提供正弦信号的振幅和相位延迟的系统和方法

说明书

本发明涉及一种用于提供与待测信号(s(t))相关的振幅值(A)和相位延迟值(Φ)的系统。为此目的，收集待测信号超过或低于参考信号时的参考信号(r(t))的相位值(ψ_k)，并且将其传输到计算单元(3)。计算单元从所收集的相位值确定振幅和延迟值。系统可以以经济的方式来实施，特别是使用ASIC电路或FPGA电路。

本发明涉及一种用于提供正弦信号的振幅和相位延迟的系统和方法。

在本说明书中，术语“正弦信号的相位延迟”指的是这个信号在起始时间(还称为初始时间并且对应于t＝0)的相位值的相反值，其中t表示时间变量。

许多应用需要通过正弦信号的振幅和相位延迟来表征正弦信号。这种情况特别适用于表征谐振器对激励信号的响应，谐振器有可能是振动加速度计或振动陀螺仪的一部分。

这样做的最常见方式之一是数字化正弦信号并且接着对其进行分析，例如通过傅立叶变换。然而，信号的数字化(包括在定义时间处对其进行取样并且量化在那些时间处有效的信号值)是使用模/数转换器来实现的，所述模/数转换器是混合电子部件，其以特定半导体技术来实施。由于这个原因，模/数转换器需要大量开发以便胜任于空间应用，这增加了其成本。

为了避免模/数转换器的这些缺点，还已知(特别是从美国专利5,166,959)通过识别正弦信号的抵消时间来表征这个信号。但是这种方法无法确定正弦信号的振幅，而只允许确定其相位延迟，并且当信号振幅较低且/或具有低信噪比时，不是非常精确。

专利WO 2008/022653公开了一种用于测量正弦波的系统，所述系统是基于待识别信号与参考信号的比较日期。

另一方面，R.Micheletti的标题为《Phase Angle Measurement Between TwoSignals》的文章(IEEE Trans.Instr.Meas.Vol.40,No.1,1991年2月1日，40-42页，XP055353815)提出了一种用于测量两个信号之间的相位角的算法。该算法基于最小二乘法并且由数字信号实施。

最后，B.Maréchal等人的标题为《Direct Digital Synthetizer(DDS)designparameters optimisation for vibrating MEMS sensors》的文章(2014SYMPOSIUM ONDESIGN,TEST,INTEGRATION AND PACKAGING OF MEMS/MOEMS(DTIP),CIRCUITS MULTIPROJETS–CMP–2014年4月1日，1-5页，XP032746454)提出了一种用于数字信号合成单元的优化设计。

基于这种情况，本发明的一个目的在于以新颖方式确定正弦信号的振幅和相位延迟而不需要模/数转换器。

本发明的相关目的包括提供一种能够确定正弦信号的振幅和相位延迟的系统，所述系统价格低廉并且能够以低成本胜任于空间应用。

本发明的另一个目的在于提供这种系统，其具有能够在多个通道之间共享的重要部分，所述通道各自专用于确定与其它通道不同的正弦信号的振幅和相位延迟，所有通道连续且同时地进行操作。

最后，本发明的又一个目的在于提供这种系统，其即使对于可能叠加在噪声上的低振幅正弦信号也是精确的。

为了实现这些或其它目的中的至少一者，本发明的第一方面提出一种用于提供与以频率F随时间正弦变化的待测信号相关的振幅值和相位延迟值的系统，这种系统包括：

-合成单元，其适于生成具有正弦形式时变的参考信号，所述参考信号与待测信号成连续相位相干，这个参考信号的振幅大于待测信号的振幅并且频率等于F_ref＝F×P/Q，其中P和Q是两个固定的非零正整数，P大于Q；

-比较器，其被连接以在其两个输入端上接收待测信号和参考信号，并且适于每当待测信号变得小于参考信号时或者每当待测信号变得大于参考信号时输出信号转变；