一种反馈式架构的信号折叠装置
- 国知局
- 2024-10-09 15:12:19
本发明涉及信号处理,尤其是涉及一种反馈式架构的信号折叠装置。
背景技术:
1、现实世界的信号,例如音频信号、雷达探测信号、通信传输信号等,本质上都是以模拟形式存在的,而模数转换器(analog-to-digital converter,adc)可以有效地将模拟信号和数字处理结合起来实现模拟信号的量化采样,adc的一个关键参数为采样深度,有时也称动态范围。针对复杂环境下或数据量较为庞大的工作,普通adc无法将数据全部采集,更高性能的adc虽然可以完成全部数据的采集,但成本与功耗的大幅增加也使整个信号采集系统的稳定性降低。
2、目前,针对信号折叠方法主要基于频率调制获取频率差值、加减计数器获取步长等相关特征,但这些特征的信号折叠方法普遍存在成本高、响应速度不够快、不能直接幅值调制,对高频下的输入信号不能达到快速的折叠,无法使用户真正满意。
3、中国专利“cn202010814282.4”一种信号折叠方法及设备首先基于输入信号对多个第一模拟信号进行频率调制,获得调制后的多个第一模拟信号并保证相邻的两个第一模拟信号之间的频率差值相同;然后基于设置的带宽对调制后的多个第一模拟信号进行滤波以获得第二模拟信号,并对第二模拟信号进行解调以获得输出信号;最后第二模拟信号为带宽内的模拟信号,带宽与频率差值对应,输出信号为输入信号在目标幅值内的折叠信号。但是带宽与频率差值对应关系的具体形式不明显。
4、中国专利“cn202211073565.3”一种基于电容式数模转换器的信号折叠放大器及其信号链电路先判断低噪声放大器输出信号的幅值与阈值电压并驱动同步时钟输出向上或向下信号;再设置数字逻辑电路在同步时钟的驱动下对向下、保持或向上信号进行减1、不变或加1计数获得计数信号;然后电容式数模转换器反馈网络用于将低噪声放大器输出信号反馈回到低噪声放大器输入端,控制低噪声放大器输出信号折叠计数信号个折叠步长,最后经反馈完成信号折叠。但对于大幅值的输入信号,所需要的加减计数器能够计数的范围越大,成本越高,另外当高频信号输入装置后只通过数字逻辑电路实现计数信号的减1、不变或加1,数字逻辑电路的可接受速率也需要严格的把控。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种反馈式架构的信号折叠装置,有助于提高信号传输的可靠性和速度,减少功耗,能够实现大幅度信号和高频信号的折叠,折叠质量高,速率快,并且利用较少的芯片就能实现信号的折叠,成本低廉,实用性强。
2、为实现上述目的,本发明提供了一种反馈式架构的信号折叠装置,包括:
3、外部供电模块,用于对门限检测模块、微处理器模块、压值补偿模块提供电压信号;
4、门限检测模块,用于对装置设定门限电压值并对输入信号进行范围检测,输出范围判断信号;
5、微处理器模块,用于接收范围判断信号并输出压值补偿控制信号;
6、压值补偿模块,对输入信号作正/负补偿完成信号折叠;
7、信号采集与发送模块,对输出信号完成采集并发送至上位机。
8、优选的,所述外部供电模块通过电源适配器连接电压转换芯片分别连接至所述门限检测模块、微处理器模块和压值补偿模块的电压输入端。
9、优选的,所述电压转换芯片包括线性稳压器和dc-dc电源芯片。
10、优选的,所述门限检测模块由比较器芯片搭建外围电路组成。
11、优选的,所述比较器芯片包括正门限比较器和负门限比较器;外围电路为信号调理电路。
12、优选的,所述微处理器模块的信号输入端与所述门限检测模块的信号输出端连接。
13、优选的,所述压值补偿模块包括电压分压电路和波分复用电路,所述电压分压电路的输出端设置有第一加法电路,所述波分复用电路和第一加法电路的输出端均连接至乘法电路,所述乘法电路的输出端和输入信号连接至第二加法电路,所述第二加法电路的输出端连接至所述门限检测模块的输入端。
14、优选的,所述乘法电路为现成的乘法器或运算放大器搭建外围电路中的一种。
15、优选的,所述信号采集与发送模块包括第三加法电路并使用普通模数转换器adc对所述第三加法电路的输出端进行采样。
16、优选的,所述信号采集与发送模块通过rs-485总线连接至所述上位机。
17、因此,本发明采用上述一种反馈式架构的信号折叠装置的有益效果如下:
18、(1)本发明采用板载微处理器芯片方式,减少了连接器和其他外部组件的需求,占用的空间小,降低制造成本并提高整体系统的可靠性,减少了电气连接的长度和电阻,提高了信号传输的可靠性和速度,有助于减少功耗。
19、(2)本发明采用反馈式架构,能够减小系统对元器件参数变化、温度变化以及其他环境因素的敏感性,还可以减小系统的非线性失真和畸变,提高信号的准确性和质量,以及降低系统中的噪声水平,负反馈会将输出信号的一部分返回到输入端,从而扩展电路的带宽,使系统对外部扰动具有更强的稳定性。
20、(3)本发明设计一种创新的电路结构,采取反馈式架构,装置可接受信号宽频带输入信号,能够实现大幅度信号和高频信号的折叠,折叠质量高,速率快,并且利用少的芯片就能实现信号的折叠,成本低廉,实用性强。
21、下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
技术特征:1.一种反馈式架构的信号折叠装置,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的一种反馈式架构的信号折叠装置,其特征在于:所述外部供电模块通过电源适配器连接电压转换芯片分别连接至所述门限检测模块、微处理器模块和压值补偿模块的电压输入端。
3.根据权利要求2所述的一种反馈式架构的信号折叠装置,其特征在于:所述电压转换芯片包括线性稳压器和dc-dc电源芯片。
4.根据权利要求1所述的一种反馈式架构的信号折叠装置,其特征在于:所述门限检测模块由比较器芯片搭建外围电路组成。
5.根据权利要求4所述的一种反馈式架构的信号折叠装置,其特征在于:所述比较器芯片包括正门限比较器和负门限比较器;外围电路为信号调理电路。
6.根据权利要求1所述的一种反馈式架构的信号折叠装置,其特征在于:所述微处理器模块的信号输入端与所述门限检测模块的信号输出端连接。
7.根据权利要求1所述的一种反馈式架构的信号折叠装置,其特征在于:所述压值补偿模块包括电压分压电路和波分复用电路,所述电压分压电路的输出端设置有第一加法电路,所述波分复用电路和第一加法电路的输出端均连接至乘法电路,所述乘法电路的输出端和输入信号连接至第二加法电路,所述第二加法电路的输出端连接至所述门限检测模块的输入端。
8.根据权利要求7所述的一种反馈式架构的信号折叠装置,其特征在于:所述乘法电路为现成的乘法器或运算放大器搭建外围电路中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种反馈式架构的信号折叠装置,其特征在于:所述信号采集与发送模块包括第三加法电路并使用普通模数转换器adc对所述第三加法电路的输出端进行采样。
10.根据权利要求1所述的一种反馈式架构的信号折叠装置,其特征在于:所述信号采集与发送模块通过rs-485总线连接至所述上位机。
技术总结本发明公开了一种反馈式架构的信号折叠装置,属于信号处理技术领域,包括:外部供电模块,用于对门限检测模块、微处理器模块、压值补偿模块提供电压信号;门限检测模块,用于对装置设定门限电压值并对输入信号进行范围检测,输出范围判断信号;微处理器模块,用于接收范围判断信号并输出压值补偿控制信号;压值补偿模块,对输入信号作正/负补偿完成信号折叠;信号采集与发送模块,对输出信号完成采集并发送至上位机。本发明采用上述的一种反馈式架构的信号折叠装置,有助于提高信号传输的可靠性和速度,减少功耗,能够实现大幅度信号和高频信号的折叠,折叠质量高,速率快,并且利用较少的芯片就能实现信号的折叠,成本低廉,实用性强。技术研发人员:朱正,马骏楠,李泽民,赵学进,朱江,张奇受保护的技术使用者:哈尔滨工程大学技术研发日:技术公布日:2024/9/29本文地址:https://www.jishuxx.com/zhuanli/20241009/308053.html
版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 YYfuon@163.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。