專利名稱：信號相干檢測的共時鐘定時方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使待測信號與參考信號完全同步的相干檢測方法。
目前，在一個由發(fā)送設(shè)備(或裝置)和接收設(shè)備(或裝置)構(gòu)成的發(fā)送接收系統(tǒng)中，接收設(shè)備檢測由發(fā)送設(shè)備通過介質(zhì)發(fā)送過來的信號，此信號的波形和頻率由置于發(fā)送設(shè)備中的定時時鐘確定。為了實現(xiàn)待測信號的相干檢測目的，發(fā)送設(shè)備同時也將接收設(shè)備需要的與待測信號同頻的參考信號通過某種方式直接從發(fā)送設(shè)備傳輸過來(一般為不共地傳輸)供接收設(shè)備使用。接收設(shè)備接收到的待測信號就是以該參考信號的前沿為起點開始被采樣或被轉(zhuǎn)換，但對采樣控制信號采樣脈沖的定時或?qū)刂妻D(zhuǎn)換時間的定時卻是由接收設(shè)備中的另一個定時時鐘決定的。因此當(dāng)這兩個定時時鐘有定時誤差時(由于晶體振蕩器的精度有限，此種誤差不可避免的存在)，接收設(shè)備中被量化或被轉(zhuǎn)換后的待測信號的重復(fù)周期已與被量化或被轉(zhuǎn)換前的信號周期不相等，這樣就給信號的相干檢測帶來誤差。所以這是一種由定時誤差即由分別處于發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備中的兩個時鐘誤差引起的不精確的相干檢測方法可稱為不完全同步相干檢測。例如目前廣泛應(yīng)用的激電儀(如F-1多參數(shù)頻譜激電儀)、瞬變電磁儀(如用GDP-16進行瞬變電磁測深時)等儀器中都采用這種不完全同步相干檢測。
本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)信號完全同步相干檢測方法，以克服上述有兩個定時時鐘存在引起定時誤差而造成的相干檢測誤差。
本發(fā)明將接收設(shè)備中對采樣控制信號采樣脈沖定時或控制轉(zhuǎn)換信號的定時時鐘去掉，而將觀測系統(tǒng)中發(fā)送設(shè)備形成的發(fā)送信號(供接收設(shè)備測量)的定時時鐘信號通過光電耦合或變壓器耦合或發(fā)射天線直接傳輸給接收設(shè)備，代替接收設(shè)備的定時時鐘，實現(xiàn)發(fā)送設(shè)備發(fā)送信號的定時和接收設(shè)備采樣控制信號的定時或控制轉(zhuǎn)換信號的定時共用一個定時時鐘。發(fā)送設(shè)備的定時時鐘信號也可適當(dāng)分頻使其頻率為接收設(shè)備中的采樣控制信號頻率的倍數(shù)后傳輸給接收設(shè)備作采樣控制信號的定時時鐘。
本發(fā)明適合于由發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備構(gòu)成的觀測系統(tǒng)的信號相干檢測。
與現(xiàn)有使用兩個定時時鐘的相干檢測方法相比，本發(fā)明具有以下特點由于實現(xiàn)發(fā)送設(shè)備發(fā)送信號的定時和接收設(shè)備采樣控制信號的定時或控制轉(zhuǎn)換信號的定時共用一個定時時鐘，使待測信號被量化或轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)重復(fù)周期與量化或轉(zhuǎn)換前的待測信號周期完全相等，提高信號相干檢測的精度，從而實現(xiàn)信號完全同步相干檢測。
采用共時鐘信號完全同步相干檢測方法可以在接收設(shè)備中實現(xiàn)與待測信號完全同步的精密采樣，即在任何確定的采樣間隔內(nèi)都不會出現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)不足或過剩的情況，從而可以獲得待測信號的精確富利葉變換結(jié)果。
采用共時鐘信號完全同步相干檢測方法可以在接收設(shè)備中形成共時鐘定時的與待測信號同頻的富利葉變換波形對待測信號進行精確的模擬富利葉變換。
采用共時鐘定時信號完全同步相干檢測方法可以在接收設(shè)備中形成共時鐘定時的與待測信號完全同步的檢波信號實現(xiàn)對待測信號的完全同步檢測或全波與半波精密整流。
采用共時鐘定時信號完全同步相干檢測方法可以實現(xiàn)待測信號為多頻復(fù)合波的完全同步相干檢測。


圖1．發(fā)送設(shè)備中的時鐘信號通過光電耦合傳輸給接收設(shè)備的電原理圖；圖2．發(fā)送設(shè)備中的時鐘信號通過變壓器耦合傳輸給接收設(shè)備的電原理圖；圖3．發(fā)送設(shè)備中的時鐘信號通過天線發(fā)射傳輸給接收設(shè)備的電原理圖。
下面根據(jù)附圖對本發(fā)明作進一步的說明1．如圖1所示，發(fā)送設(shè)備的時鐘信號1-1或經(jīng)過分頻器F適當(dāng)分頻后的時鐘信號(其頻率為接收設(shè)備中采樣控制信號的倍數(shù))，一方面送往CPU用來形成向地下或向被測物體發(fā)送信號的波形和頻率的定時時鐘，由此時鐘形成的發(fā)送信號通過電極A、B發(fā)送出去被接收設(shè)備接收成為待測信號，另一方面又通過開關(guān)K送至由三極管3DG12、光電轉(zhuǎn)換器3N33的發(fā)光二極管與電阻R1、R2、R3組成的放大器放大，并被發(fā)光二極管將信號轉(zhuǎn)換成光信號，此信號被3N33中的光敏三極管(電阻R4為其負載電阻)接收并被放大形成接收設(shè)備采樣控制信號的定時時鐘1-2，供相干檢測電路1-3定時，待測信號由接收電極M、N進入接收設(shè)備中的相干檢測電路。
電路中接收設(shè)備部分的相干檢測電路分別換成同步采樣電路、模擬乘法器、半波或全波整流電路、雙頻或多頻復(fù)合波轉(zhuǎn)換電路則可分別實現(xiàn)精確富利葉變換、模擬富利葉變換、完全同步檢測或全波與半波精密整流、雙頻或多頻復(fù)合波的完全同步相干檢測，獲得高精度檢測結(jié)果。
2．如圖3所示，發(fā)送設(shè)備的時鐘信號1-1或經(jīng)過分頻器F適當(dāng)分頻后的時鐘信號(其頻率為接收設(shè)備中采樣控制信號的倍數(shù))，一方面送往CPU用來形成向地下或向被測物體發(fā)送信號的波形和頻率的定時時鐘，由此時鐘形成的發(fā)送信號通過電極A、B發(fā)送出去被接收設(shè)備接收成為待測信號，另一方面又通過開關(guān)K送至由三極管3DG12與電阻R1、R2、變壓器T的初級線圈組成的放大器放大，并經(jīng)過變壓器T耦合送至接收設(shè)備中，由3DG12、電阻R3、R4、R5、變壓器T的次級線圈組成的放大器放大，形成接收設(shè)備采樣控制信號的定時時鐘2-2，供相干檢測電路2-3定時。待測信號由接收電極M、N進入接收設(shè)備中的相干檢測電路。
電路中接收設(shè)備部分的相干檢測電路分別換成同步采樣電路、模擬乘法器、半波或全波整流電路、雙頻或多頻復(fù)合波轉(zhuǎn)換電路則可分別實現(xiàn)精確富利葉變換、模擬富利葉變換、完全同步檢測或全波與半波精密整流、雙頻或多頻復(fù)合波的完全同步相干檢測，獲得高精度檢測結(jié)果。
3．如圖3所示，發(fā)送設(shè)備的時鐘信號3-1由位于發(fā)送設(shè)備中的發(fā)射天線發(fā)射出去供位于接收設(shè)備中的接收天線接收。發(fā)送設(shè)備的時鐘信號3-1或經(jīng)過分頻器F適當(dāng)分頻后的時鐘信號(其頻率為接收設(shè)備中采樣控制信號頻率的倍數(shù))，一方面送往CPU用來形成向地下或向被測物體發(fā)送信號的波形和頻率的定時時鐘，由此時鐘形成的發(fā)送信號通過電極A、B發(fā)送出去，被接收設(shè)備接收成為待測信號。另一方面被VMOS三極管KV50、變壓器T1和電阻R1、R2、R3組成的放大器放大，經(jīng)過由T1的副邊和電容C1構(gòu)成的諧振回路再經(jīng)過與之相連的發(fā)送天線從天空以無線電波的方式發(fā)射出去。接收設(shè)備的接收天線從天空接收信號，通過變壓器T2與電容C1組成的調(diào)諧器耦合到由三極管3DG12電阻R4、R5、R6組成的放大器中放大，形成接收設(shè)備采樣控制信號時鐘供相干檢測電路3-3定時，待測信號由接收電極M、N進入接收設(shè)備中的相干檢測電路。
電路中接收設(shè)備部分的相干檢測電路分別換成同步采樣電路、模擬乘法器、半波或全波整流電路、雙頻或多頻復(fù)合波轉(zhuǎn)換電路則可分別實現(xiàn)精確富利葉變換、模擬富利葉變換、完全同步檢測或全波與半波精密整流、雙頻或多頻復(fù)合波的完全同步相干檢測，獲得高精度檢測結(jié)果。
權(quán)利要求
1．一種信號相干檢測的共時鐘定時方法，其特征在于將觀測系統(tǒng)中發(fā)送設(shè)備形成的發(fā)送信號(供接收設(shè)備測量)的定時時鐘信號通過光電耦合直接傳輸給接收設(shè)備，代替接收設(shè)備的定時時鐘，實現(xiàn)發(fā)送設(shè)備發(fā)送信號的定時和接收設(shè)備采樣控制信號采樣脈沖的定時或控制轉(zhuǎn)換信號的定時共用一個定時時鐘。
2．一種信號相干檢測的共時鐘定時方法，其特征在于將觀測系統(tǒng)中發(fā)送設(shè)備形成的發(fā)送信號(供接收設(shè)備測量)的定時時鐘信號通過發(fā)射天線直接傳輸給接收設(shè)備，代替接收設(shè)備的定時時鐘，實現(xiàn)發(fā)送設(shè)備發(fā)送信號的定時和接收設(shè)備采樣控制信號采樣脈沖的定時或控制轉(zhuǎn)換信號的定時共用一個定時時鐘。
3．一種信號相干檢測的共時鐘定時方法，其特征在于將觀測系統(tǒng)中發(fā)送設(shè)備形成的發(fā)送信號(供接收設(shè)備測量)的定時時鐘信號通過變壓器耦合直接傳輸給接收設(shè)備，代替接收設(shè)備的定時時鐘，實現(xiàn)發(fā)送設(shè)備發(fā)送信號的定時和接收設(shè)備采樣控制信號采樣脈沖的定時或控制轉(zhuǎn)換信號的定時共用一個定時時鐘。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于發(fā)送設(shè)備的定時時鐘信號可適當(dāng)分頻使其頻率為接收設(shè)備中的采樣控制信號頻率的倍數(shù)后傳輸給接收設(shè)備作采樣控制信號的定時時鐘。
全文摘要
信號相干檢測的共時鐘定時方法，是將位于發(fā)送設(shè)備中用于形成發(fā)送信號的定時時鐘信號或適當(dāng)分頻后的時鐘信號，直接發(fā)送給接收設(shè)備，使發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備共用一個定時時鐘，完成對待測信號的完全同步相干檢測，提高信號相干檢測精度。本方法適合富氏變換的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模擬富氏變換系統(tǒng)、全波或半波精密整流系統(tǒng)、雙頻和多頻復(fù)合波信號的相干檢測系統(tǒng)。
文檔編號H04L27/02GK1317901SQ0011336
公開日2001年10月17日 申請日期2000年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月11日
發(fā)明者張友山, 袁正午, 穆建宏 申請人:中南工業(yè)大學(xué)