專利名稱:跟蹤濾波器的制作方法
一種用于跟蹤周期信號，測量基波、高次諧波、次諧波的跟蹤濾波器。
本發(fā)明屬于測量變換成電變量的任何物理變量的裝置。
在已有技術中(丹麥BK公司的1623型跟蹤濾波器)，是把輸入的周期信號分成兩路，一路進入RC帶通濾波器，另一路經(jīng)整形器到頻率計數(shù)器，根據(jù)計數(shù)的結果進行編碼，由譯碼器將編碼信號解碼，所得譯碼信號與周期輸入信號同時送入RC帶通濾波器，RC濾波器由此譯碼信號選擇其工作頻率，即中心頻率，由RC濾波器送出一個為周期輸入信號的基波、或高次諧波、或次諧波的電信號。其中RC濾波器是一包括由場效應管，精密電阻組成的陶瓷薄膜電路的器件。
這種跟蹤濾波器的跟蹤方式是離散跟蹤，而編碼信號位數(shù)不宜做得太高，所以分辨率、跟蹤精度就受到了限制，Q值不能太高。再之，這種跟蹤濾波器所用的陶瓷薄膜電路，精度要求很高，而且容易損壞，溫度穩(wěn)定性也不夠好，導致整個裝置可靠性較差，穩(wěn)定性不高。另外，RC電路不可能用超大規(guī)模集成電路實現(xiàn)，不利于儀器的集成化及小型化。
因而，本發(fā)明的目的是提高跟蹤精度，同時提供一種成本低，工作可靠，溫度穩(wěn)定性更好的裝置。
本發(fā)明的基本構思是用連續(xù)跟蹤代替離散跟蹤，以提高跟蹤精度，并采用開關電容網(wǎng)絡(SCN)作為主濾波器(帶通)，構成SC跟蹤帶通濾波器，由于SCN所固有的頻率跟蹤特性，可以做到頻率跟蹤頻率，以提高精度，基于SC濾波器制造較陶瓷薄膜電路工藝要求簡單，成品率高，不易損壞，溫度穩(wěn)定性好，就提高了整臺儀器的可靠性及穩(wěn)定性。
附圖是本發(fā)明構思具體實施例的方框圖。
本具體實施例的構成及工作原理如下被測的周期輸入信號fs分成兩路，一路經(jīng)放大整形電路(1)送到倍頻分頻電路(2)，它的倍頻范圍И為1～99，分頻范圍D也為1～99，倍頻分頻電路(2)的輸出方波頻率fsN/D就是需被自動跟蹤的周期輸入信號基波、或高次諧波、或次諧波的頻率，該輸出送到自動、手動跟蹤方式切換開關(3)的自動跟蹤方式端，然后把此需被跟蹤的頻率信息送到倍頻器(7)及二十進計數(shù)器(5)，需被跟蹤的頻率信息也可由把自動、手動跟蹤方式切換開關(3)打到手動跟蹤方式端，由頻率可調(diào)的振蕩器(4)提供。二十進計數(shù)器(5)的輸出一路送到顯示器(6)顯示信號的被跟蹤頻率，一路送到符合門電路(8)，以產(chǎn)生各種控制信號，倍頻器(7)的作用是把輸入信號倍頻，輸出鐘控頻率fc1及fc2以控制SC低通(11)及(15)，SC帶通(13)及(14)的鐘控頻率，而倍頻器(7)的倍頻數(shù)是有符合門電路的倍頻數(shù)控制信號控制的，倍頻數(shù)控制信號分2HZ～2KHZ，2KHZ～8KHZ及8KHZ～20KHZ三檔，相應控制倍頻器(7)的倍頻數(shù)(×100)，(×50)及(×10)。
周期輸入信號的另一路送入主體濾波器(9)中的RC低通(10)，主體濾波器(9)由RC低通(10)及(16)，SC低通(11)及(15)，SC帶通(13)及(14)，以及雙連工作頻率選擇開關(12)組成。RC低通(10)是一個反混迭電路，它截止頻率是由符合門電路(8)送出的截止頻率控制信號控制的，RC低通(10)的輸出送到SC低通(11)，以濾去鏡象頻率信號，而它的工作頻率控制信號是由符合門電路(8)輸出的，鐘控頻率是由倍頻器(7)的輸出fc2而得，SC低通(11)輸出一個采樣一保持信號，該信號由符合門電路(8)的輸出所控制的工作頻率選擇開關(12a)、(12b)，決定是把信號送到SC帶通(13)還是SC帶通(14)，工作頻率選擇開關(12)是一個雙連工作頻率電子模擬選擇開關，SC帶通(13)的工作范圍為2HZ～200HZ，SC帶通(14)工作范圍為200～20KHZ，SC帶通(13)或(14)是一個主濾波器，中心工作頻率是由倍頻器(7)輸出的fc1所控制，它們的輸出是跟蹤頻率的采樣一保持信號，該信號送至SC低通(15)，它的鐘控頻率及工作頻率控制信號也分別由倍頻器(7)及符合門電路(8)所提供，它的作用是減小信號的階梯當量，起到濾去高頻作用，SC低通(15)的輸出送到由符合門電路(8)輸出的截止頻率控制信號控制其截止頻率的RC低通(16)，以平滑輸入信號，最后得到一個需測量的周期輸入信號的基波、或高次諧波、或次諧波的正弦信號，這信號就是本裝置的輸出信號。
符合門電路(8)輸出的截止頻率控制信號分2HZ～20HZ，20HZ～200HZ，200HZ～2KHZ，2KHZ～10KHZ及10KHZ～20KHZ五檔。工作頻率控制信號分2HZ～2KHZ，2KHZ～8KHZ及8KHZ～20KHZ三檔與倍頻數(shù)(×100)，(×50)及(×10)相對應。
本實施例與已有技術相比，不僅把帶寬指標從6%，12%和23%提高到3%，12%和23%，而且提高了整臺機器的穩(wěn)定性，可靠性，降低了成本，有利于儀器的進一步集成化及小型化。
權利要求
1.一種包括放大整形(1)，計數(shù)器(5)，顯示部件(6)及濾波器(9)的，對周期信號進行跟蹤，測量基波、高次諧波、次諧波的跟蹤濾波器，其特征在于，它是連續(xù)跟蹤，由下列部件組合而成A)周期輸入信號fs經(jīng)放大整形(1)，接至輸出是跟蹤頻率為fsN/D的分頻倍頻電路(2)；B)分頻倍頻電路(2)與自動、手動跟蹤方式切換開關(3)的自動跟蹤端相接，切換開關(3)的手動跟蹤端與頻率可調(diào)的振蕩器(4)相連；C)經(jīng)切換開關(3)的信號接到變換信號頻率為鐘控頻率fc1及fc2的倍頻器(7)，以及二十進計數(shù)器(5)；D)二十進計數(shù)器(5)的輸出接至顯示頻率的顯示裝置(6)，同時接至控制濾波器(9)截止頻率及鐘控頻率，控制倍頻器(7)倍頻數(shù)的符合門電路(8)；E)符合門電路(8)輸出的控制截止頻率，鐘控頻率的控制信號與周期輸入信號fs，倍頻器(7)輸出的鐘控頻率fc1及fc2同時接至主體濾波器(9)。
2.據(jù)權利要求
1所述的跟蹤濾波器，其特征在于，上述的濾波器(9)是其中采用開關電容網(wǎng)絡(SCN)的主體濾波器。
3.據(jù)權利要求
2所述的跟蹤濾波器，其特征在于上述的主體濾波器(9)由RC低通(10)及(16)，SC低通(11)及(15)，雙連工作頻率電子模擬選擇開關(12)及SC帶通(13)及(14)組成。
4.據(jù)權利要求
3所述的跟蹤濾波器，其特征在于，上述的主體濾波器(9)中各元件之間與其它元件之間的連接如下A)反混迭電路RC低通(10)的輸入信號是被測周期信號fs及符合門電路(8)的截止頻率控制信號;B)濾去鏡象頻率的SC低通(11)的輸入信號是RC低通(10)的輸出信號，倍頻器(7)輸出的鐘控頻率fc2，及符合門電路輸出的工作頻率控制信號;SC低通(11)輸出與工作頻率選擇開關(12a)相連;C)由倍頻器(7)輸出的鐘控頻率fc2控制的SC帶通(13)及(14)接在由符合門電路(8)所控制的雙連工作頻率選擇開關(12a)及(12b)之間，SC帶通(13)的工作頻率是2HZ～200HZ，SC帶通(14)的工作頻率是200HZ～20KHZ;D)由倍頻器(7)輸出的鐘控頻率fc2及符合門電路(8)輸出的工作頻率控制信號所控制的，以減小階梯當量的SC低通(15)的輸入與工作頻率選擇開關(12b)相連;E)平滑信號的RC低通(16)的截止頻率由符合門電路(8)輸出的截止頻率控制信號所控制，輸入與SC低通(15)相連，輸出接至整臺裝置輸出端。
5.據(jù)權利要求
1，2及4所述的跟蹤濾波器，其特征在于，上述的符合門電路(8)的截止頻率控制信號范圍分為2HZ～20HZ，20HZ～200HZ，200HZ～2KHZ，2KHZ～10KHZ及10HZ～20KHZ五檔，工作頻率控制信號及倍頻數(shù)控制信號分為2HZ～2KHZ，2KHZ～8KHZ及8KHZ～20KHZ三檔，分別與倍頻器(7)的倍頻數(shù)(×100)，(×50)及(×10)相對應。
6.據(jù)權利要求
1，2及4所述的跟蹤濾波器，其特征在于，上述的倍頻分頻器(2)的倍頻范圍N為1～99，分頻范圍也為1～99。
7.據(jù)權利要求
5所述的跟蹤濾波器，其特征在于，上述的倍頻分頻器(2)的倍頻范圍N為1～99，分頻范圍也為1～99。
專利摘要
跟蹤濾波器是一種用于連續(xù)跟蹤周期信號，測量基波、高次諧波、次諧波的測量裝置，屬于測量變換成電變量任何物理變量的裝置。它包含了一個由開關電容網(wǎng)絡(SCN)等部件組成的主體濾波器，整形放大電路，輸出跟蹤頻率的倍頻分頻電路，自動、手動跟蹤方式切換開關，二十進計數(shù)器，發(fā)出控制信號的符合門電路，輸出鐘控頻率的倍頻器，發(fā)出手動跟蹤頻率的振蕩器。本發(fā)明把帶寬從6％、12％和23％提高到3％、12％和23％，并提高了穩(wěn)定性、可靠性，降低了成本。
文檔編號G01R23/165GK85103340SQ85103340
公開日1987年1月17日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者沈志廣 申請人:上海交通大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan