[发明专利]一种基于FPGA的数字相敏检波方法及系统

权利要求书

1.一种基于FPGA的数字相敏检波方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)利用FPGA产生一个用于待检测信号同频的正弦方波信号和余弦方波信号；

2)将生成的正弦方波信号和余弦方波信号分别与待检测信号进行相关运算；

3)将相关运算结果进行求模处理，并将求模处理结果乘以频率相关系数，该结果为待检测信号的幅度；

所述的频率相关系数通过实验仿真得到，仿真过程如下：

A.生成与待测信号对应且频率相同的基准方波信号，其中待测信号为多个不同频率的已知幅值的标准信号，定义所述标准信号的已知幅值为a；

B.将每个待测信号与对应的基准方波信号作互相关计算，得到多个互相关结果，其中每个互相关结果即为一个确定的I和Q，根据各个互相关结果，按照公式确定各个方波信号提取的幅度，其中2为频率相关系数的假定值，然后求取所有的方波信号提取的幅度的平均值b，根据平均值b以及标准信号的已知幅值a，对频率相关系数的假定值2进行修正，求取频率相关系数，定义频率相关系数为k，则k＝2a/b；

其中：

公式中，A为待测信号幅度，N＝f/fs，即为一个周期的采样点数，f为待测信号频率，fs为待测信号采样频率，ψ为相位，w为角频率。

2.根据权利要求1所述的基于PGA的数字相敏检波方法，其特征在于，所述的正弦方波信号和余弦方波信号分别为：square(2πfn/N+π/2)和square2πfn/N，其中f为待测信号频率，N为一个周期的采样点数。

3.一种基于FPGA的数字相敏检波系统，其特征在于，该检波系统采用FPGA，包括方波生成模块、相关运算模块和求模处理模块；

所述方波生成模块用于产生一个用于待检测信号同频的正弦方波信号和余弦方波信号；

所述相关运算模块用于将方波生成模块生成的正弦方波信号和余弦方波信号分别与待检测信号进行相关运算；

所述求模处理模块用于将相关运算模块的运算结果进行求模处理，并将求模处理结果乘以频率相关系数，该结果为待检测信号的幅度；

所述的频率相关系数通过实验仿真得到，仿真过程如下：

A.生成与待测信号对应且频率相同的基准方波信号，其中待测信号为多个不同频率的已知幅值的标准信号，定义所述标准信号的已知幅值为a；

B.将每个待测信号与对应的基准方波信号作互相关计算，得到多个互相关结果，其中每个互相关结果即为一个确定的I和Q，根据各个互相关结果，按照公式确定各个方波信号提取的幅度，其中2为频率相关系数的假定值，然后求取所有的方波信号提取的幅度的平均值b，根据平均值b以及标准信号的已知幅值a，对频率相关系数的假定值2进行修正，求取频率相关系数，定义频率相关系数为k，则k＝2a/b；

其中：

公式中，A为待测信号幅度，N＝f/fs，即为一个周期的采样点数，f为待测信号频率，fs为待测信号采样频率，ψ为相位，w为角频率。

4.根据权利要求3所述的基于FPGA的数字相敏检波系统，其特征在于，所述的正弦方波信号和余弦方波信号分别为：square(2πfn/N+π/2)和square2πfn/N，其中f为待测信号频率，N为一个周期的采样点数。