发明名称 频率差检测装置及方法、频率辨别装置及方法,以及频率合成装置及方法
摘要 本发明提供一种频率差检测装置,此装置具备有:产生复数正弦波的复数正弦波产生电路(3);将输入信号乘以复数正弦波的乘算电路(4);将乘算电路(4)的乘算结果累计于时间方向的第一累计电路(5);求出第一累计电路(5)的输出信号也就是复数信号的绝对值的平方之第一平方电路(6);求出输入信号的瞬时振幅的绝对值的平方之第二平方电路(7);将第二平方电路(7)的演算结果累计于时间方向的第二累计电路(8);根据第一平方电路(6)的输出信号位准与第二累计电路(8)的输出信号位准的比,求出输入信号的频率与复数正弦波的振动频率的差之频率差演算电路(9)。由上述之构成可得到即使是输入信号包含许多杂讯的情形,也能以高的精度检测输入信号的频率与预定的基准频率的频率差之频率差检测装置。
申请公布号 TWI268717 申请公布日期 2006.12.11
申请号 TW094121382 申请日期 2005.06.27
申请人 三菱电机股份有限公司 发明人 铃木祯人
分类号 H04N9/47(2006.01) 主分类号 H04N9/47(2006.01)
代理机构 代理人 洪武雄 台北市中正区博爱路35号9楼;陈昭诚 台北市中正区博爱路35号9楼
主权项 1.一种频率差检测装置,系检测输入信号的频率与预定的基准频率的频率差,其特征包含:复数正弦波产生手段,产生具有与该基准频率相等的振荡频率之复数正弦波;乘算手段,将在该复数正弦波产生手段产生的复数正弦波乘以该输入信号;第一累计手段,将该乘算手段的乘算结果累计于时间方向;第一绝对値演算手段,求出与该第一累计手段的累计结果的绝对値或绝对値的平方成比例的値;第二绝对値演算手段,求出与该输入信号的瞬时振幅的绝对値或绝对値的平方成比例的値;第二累计手段,将该第二绝对値演算手段的演算结果累计于时间方向;以及频率差演算手段,根据该第一绝对値演算手段的演算结果与该第二累计手段的累计结果的比,求出输入信号的频率与该基准频率的频率差。2.一种频率差检测装置,系检测输入信号的频率与预定的基准频率的频率差,其特征包含:复数正弦波产生手段,产生具有与该基准频率相等的振荡频率之复数正弦波;乘算手段,将在该复数正弦波产生手段产生的复数正弦波乘以该输入信号;第一滤波器手段,以该乘算手段的乘算结果为输入,相当于该输入信号的频率与该基准频率的和之频率中的增益,与相当于差之频率中的增益相异;第一绝对値演算手段,求出与由该第一滤波器手段输出的信号的绝对値或绝对値的平方成比例的値;第二绝对値演算手段,求出与该输入信号的瞬时振幅的绝对値或绝对値的平方成比例的値;第二滤波器手段,以该第二绝对値演算手段的演算结果为输入,直流中的增益相对地比该输入信号的频率的两倍的频率中的增益还大;以及频率差演算手段,根据该第一绝对値演算手段的演算结果与该第二滤波器手段的输出的比,求出输入信号的频率与该基准频率的频率差。3.一种频率差检测装置,系检测输入信号的频率与预定的基准频率的频率差,其特征包含:复数正弦波产生手段,产生具有与该基准频率相等的振荡频率之复数正弦波;乘算手段,将在该复数正弦波产生手段产生的复数正弦波乘以该输入信号;第一累计手段,将该乘算手段的乘算结果累计于时间方向;第一绝对値演算手段,求出与该第一累计手段的输出的绝对値或绝对値的平方成比例的値;直流去除手段,由该输入信号至少去除直流成分;第二绝对値演算手段,求出与由该直流去除手段输出的信号的瞬时振幅的绝对値或绝对値的平方成比例的値;第二累计手段,将该第二绝对値演算手段的演算结果累计于时间方向;以及频率差演算手段,根据该第一绝对値演算手段的演算结果与该第二累计手段的输出的比,求出输入信号的频率与该基准频率的频率差。4.如申请专利范围第3项所述之频率差检测装置,其中该直流去除手段系由对直流具有截止带之带通滤波器或高通滤波器构成。5.如申请专利范围第3项所述之频率差检测装置,其中该直流去除手段系由该输入信号减去相当于输入信号的直流位准之信号位准而输出。6.一种频率差检测装置,系检测输入信号的频率与预定的基准频率的频率差,其特征包含:复数正弦波产生手段,产生具有与该基准频率相等的振荡频率之复数正弦波;乘算手段,将在该复数正弦波产生手段产生的复数正弦波乘以该输入信号;第一累计手段,将该乘算手段的乘算结果累计于时间方向;第一绝对値演算手段,求出与该第一累计手段的累计结果的绝对値或绝对値的平方成比例的値;滤波器手段,以该乘算手段的乘算结果为输入,相当于该输入信号的频率与该基准频率的和之频率中的增益,与相当于差之频率中的增益相异;第二绝对値演算手段,求出与由该滤波器手段输出的信号的绝对値或绝对値的平方成比例的値;第二累计手段,将由该第二绝对値演算手段输出的信号累计于时间方向;以及频率差演算手段,根据该第一绝对値演算手段的演算结果与该第二累计手段的累计结果的比,求出输入信号的频率与该基准频率的频率差。7.一种频率差检测装置,系检测输入信号的频率与预定的基准频率的频率差,其特征包含:复数正弦波产生手段,产生具有与该基准频率相等的振荡频率之复数正弦波;乘算手段,将在该复数正弦波产生手段产生的复数正弦波乘以该输入信号;第一滤波器手段,以该乘算手段的乘算结果为输入,相当于该输入信号的频率与该基准频率的和之频率中的增益,与相当于差之频率中的增益相异;第一绝对値演算手段,求出与由该第一滤波器手段输出的信号的绝对値或绝对値的平方成比例的値;第二滤波器手段,以该乘算手段的乘算结果为输入,相当于该输入信号的频率与该基准频率的和之频率中的增益,与相当于差之频率中的增益相异,且通带比该第一滤波器手段还宽;第二绝对値演算手段,求出与由该第二滤波器手段输出的信号的绝对値或绝对値的平方成比例的値;以及频率差演算手段,根据该第一绝对値演算手段的演算结果与该第二绝对値演算手段的演算结果的比,求出输入信号的频率与该基准频率的频率差。8.一种频率辨别装置,包含:如申请专利范围第1项至第7项中任一项之频率差检测装置;以及临界値处理电路,将以该频率差检测装置检测的频率差与预定的临界値比较,而辨别该输入信号的频率与该基准频率的差是否小。9.如申请专利范围第8项之频率辨别装置,其中表示在该复数正弦波产生手段中产生的复数正弦波的振荡频率之基准频率系可变。10.如申请专利范围第8项之频率辨别装置,其中藉由该临界値处理电路,判断为该输入信号的频率与该基准频率的频率差大时,该复数正弦波产生手段即将该基准频率变更为不同的値。11.一种频率合成装置,系合成具有与输入信号的频率相等的频率之信号,其特征包含:如申请专利范围第8项之频率辨别装置;以及相位同步回路,用以生成与该输入信号相位同步的信号,其中该相位同步回路的自由振荡频率系连动于该频率辨别装置的该基准频率的变化。12.一种频率合成装置,系合成具有与输入信号的频率相等的频率之信号,其特征包含:具有相异的基准频率之复数个如申请专利范围第1项至第7项中任一项之频率差检测装置;选择手段,根据该复数个频率差检测装置的检测结果,选择该复数个频率差检测装置之中具有与输入信号的频率差最小的基准频率者;以及相位同步回路,用以生成与该输入信号相位同步的信号,其中该相位同步回路的自由振荡频率系连动于藉由该选择手段选择的频率差检测装置的基准频率。13.一种频率差检测方法,系检测输入信号的频率与预定的基准频率的频率差,其特征包含:复数正弦波产生步骤,产生具有与该基准频率相等的振荡频率之复数正弦波;乘算步骤,将在该复数正弦波产生步骤产生的复数正弦波乘以该输入信号;第一累计步骤,将该乘算步骤的乘算结果累计于时间方向;第一绝对値演算步骤,求出与该第一累计步骤的累计结果的绝对値或绝对値的平方成比例的値;第二绝对値演算步骤,求出与该输入信号的瞬时振幅的绝对値或绝对値的平方成比例的値;第二累计步骤,将该第二绝对値演算步骤的演算结果累计于时间方向;以及频率差演算步骤,根据该第一绝对値演算步骤的演算结果与该第二累计步骤的累计结果的比,求出输入信号的频率与该基准频率的频率差。14.一种频率差检测方法,系检测输入信号的频率与预定的基准频率的频率差,其特征包含:复数正弦波产生步骤,产生具有与该基准频率相等的振荡频率之复数正弦波;乘算步骤,将在该复数正弦波产生步骤产生的复数正弦波乘以该输入信号;第一滤波步骤,以该乘算步骤的乘算结果为输入,进行相当于该输入信号的频率与该基准频率的和之频率中的增益,与相当于差之频率中的增益相异之滤波;第一绝对値演算步骤,求出与由该第一滤波步骤中的滤波结果所得的信号的绝对値或绝对値的平方成比例的値;第二绝对値演算步骤,求与该输入信号的瞬时振幅的绝对値或绝对値的平方成比例的値;第二滤波步骤,以该第二绝对値演算步骤的演算结果为输入,进行直流中的增益相对地比该输入信号的频率的两倍的频率中的增益还大之滤波;以及频率差演算步骤,根据该第一绝对値演算步骤的演算结果与由该第二滤波步骤中的滤波结果所得的信号的比,求出输入信号的频率与该基准频率的频率差。15.一种频率差检测方法,系检测输入信号的频率与预定的基准频率的频率差,其特征包含:复数正弦波产生步骤,产生具有与该基准频率相等的振荡频率之复数正弦波;乘算步骤,将在该复数正弦波产生步骤产生的复数正弦波乘以该输入信号;第一累计步骤,将该乘算步骤的乘算结果累计于时间方向;第一绝对値演算步骤,求出与由该第一累计步骤中的累计结果所得的信号的绝对値或绝对値的平方成比例的値;直流去除步骤,由该输入信号至少去除直流成分;第二绝对値演算步骤,求出与由该直流去除步骤中的直流去除的结果所得的信号的瞬时振幅的绝对値或绝对値的平方成比例的値;第二累计步骤,将该第二绝对値演算步骤的演算结果累计于时间方向;以及频率差演算步骤,根据该第一绝对値演算步骤的演算结果与由该第二累计步骤中的累计结果所得的信号的比,求出输入信号的频率与该基准频率的频率差。16.如申请专利范围第15项之频率差检测方法,其中该直流去除步骤系由该输入信号减去相当于输入信号的直流位准的信号位准。17.一种频率差检测方法,系检测输入信号的频率与预定的基准频率的频率差,其特征包含:复数正弦波产生步骤,产生具有与该基准频率相等的振荡频率之复数正弦波;乘算步骤,将在该复数正弦波产生步骤产生的复数正弦波乘以该输入信号;第一累计步骤,将该乘算步骤的乘算结果累计于时间方向;第一绝对値演算步骤,求出与该第一累计步骤的累计结果的绝对値或绝对値的平方成比例的値;滤波步骤,以该乘算步骤的乘算结果为输入,进行相当于该输入信号的频率与该基准频率的和之频率中的增益,与相当于差之频率中的增益相异之滤波;第二绝对値演算步骤,求出与由该滤波步骤中的滤波结果所得的信号的绝对値或绝对値的平方成比例的値;第二累计步骤,将由该第二绝对値演算步骤中的演算结果所得的信号累计于时间方向;以及频率差演算步骤,根据该第一绝对値演算步骤的演算结果与该第二累计步骤的累计结果的比,求出输入信号的频率与该基准频率的频率差。18.一种频率差检测方法,系检测输入信号的频率与预定的基准频率的频率差,其特征包含:复数正弦波产生步骤,产生具有与该基准频率相等的振荡频率之复数正弦波;乘算步骤,将在该复数正弦波产生步骤产生的复数正弦波乘以该输入信号;第一滤波步骤,以该乘算步骤的乘算结果为输入,进行相当于该输入信号的频率与该基准频率的和之频率中的增益,与相当于差之频率中的增益相异之滤波;第一绝对値演算步骤,求出与由该第一滤波步骤中的滤波结果所得的信号的绝对値或绝对値的平方成比例的値;第二滤波步骤,以该乘算步骤的乘算结果为输入,进行相当于该输入信号的频率与该基准频率的和之频率中的增益,与相当于差之频率中的增益相异,且通带比该第一滤波步骤还宽之滤波;第二绝对値演算步骤,求出与由该第二滤波步骤中的滤波结果所得的信号的绝对値或绝对値的平方成比例的値;以及频率差演算步骤,根据该第一绝对値演算步骤的演算结果与该第二绝对値演算步骤的演算结果的比,求出输入信号的频率与该基准频率的频率差。19.一种频率辨别方法,包含:临界値处理步骤,将以如申请专利范围第13项至第18项中任一项之频率差检测方法检测的频率差与预定的临界値比较,而辨别该输入信号的频率与该基准频率的差是否小。20.如申请专利范围第19项之频率辨别方法,其中表示在该复数正弦波产生步骤中产生的复数正弦波的振荡频率之基准频率系可变。21.如申请专利范围第19项之频率辨别方法,其中藉由该临界値处理步骤,在判断为该输入信号的频率与该基准频率的频率差大时,该复数正弦波产生步骤即将该基准频率变更为不同的値。22.一种频率合成方法,系合成具有与输入信号的频率相等的频率之信号,其特征包含:相位同步步骤,用以生成与该输入信号相位同步的信号,其中该相位同步步骤的自由振荡频率系连动于如申请专利范围第19项的频率辨别方法的该基准频率的变化。23.一种频率合成方法,系合成具有与输入信号的频率相等的频率之信号,其特征包含:选择步骤,根据具有相异的基准频率之复数个如申请专利范围第13项至第18项中任一项之频率差检测方法的检测结果,选择该复数个频率差检测方法之中具有与输入信号的频率差最小的基准频率者;以及相位同步步骤,用以生成与该输入信号相位同步的信号,其中该相位同步步骤的自由振荡频率系连动于藉由该选择步骤选择的频率差检测方法的基准频率。图式简单说明:第1图是显示本发明的实施形态一之频率辨别装置的全体构成之方块图。第2图是显示在本发明的实施形态一使用的复数正弦波产生电路3及乘算电路4的内部构成之方块图。第3图是显示在本发明的实施形态一使用的第一累计电路5的内部构成之方块图。第4图是显示在本发明的实施形态一使用的第一平方电路6的内部构成之方块图。第5图是显示在本发明的实施形态一使用的频率差演算电路9的内部构成之方块图。第6(a)及(b)图是显示在输入信号的频率与基准频率不同的情形下,由乘算电路4输出的信号的波形之波形图。第7(a)及(b)图是显示在输入信号的频率与基准频率相等的情形下,由乘算电路4输出的信号的波形之波形图。第8图是显示第一积分器18的输出位准的图。第9图是显示第一平方电路6的输出位准的图。第10图是显示本发明的实施形态二之频率辨别装置的全体构成之方块图。第11图是显示在本发明的实施形态二使用的第一绝对値演算电路26的内部构成之方块图。第12图是显示本发明的实施形态三之频率辨别装置的全体构成之方块图。第13图是显示在本发明的实施形态三使用的第一滤波器电路29的内部构成之方块图。第14图是显示在本发明的实施形态三使用的频率差演算电路31的内部构成之方块图。第15图是显示本发明的实施形态四之频率辨别装置的全体构成之方块图。第16图是显示在本发明的实施形态四使用的频率差演算电路44的内部构成之方块图。第17图是显示本发明的实施形态五之频率辨别装置的全体构成之方块图。第18图是显示本发明的实施形态六之频率合成装置的全体构成之方块图。第19图是显示本发明的实施形态七之频率合成装置的全体构成之方块图。
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