4一种频率可调的数字移相器设计
一种精度可调的数字控制移相原理.
一种精度可调的数字控制移相原理1 引言移相2基本原理本系统是基于数字倍频器进行延时操作而实现的移相。
实现原理是把输入模拟波形(如正弦信号)的周期Tin转化为原来的1/data，Tin/data即为移相精度，data值通过精度控制输入信号赋值。
当data为360时，精度为1°；当data为720时，精度为0.5°；若要更小的精度，可依此类推。
本文中为便于显示移相波形，把精度设置为1°。
则精度为Tin/360，所用的倍频器倍频因子即为360。
这样经n个Tin/360延时(n为移相的具体数值，由记时控制输入信号D赋值)，再输出波形。
和原波形相比就形成了移相。
从实现的电路方面来讲，要把输入波形周期变为原来的1/360，或者说把输入波形的频率变为原来的360倍，最直接的办法就是采用倍频器。
而数字倍频器的输入是数字信号，则应先把模拟量转化为数字量，这就需要一个模拟比较器。
在得到倍频输出信号后，为了要得到希望的n值，还应在倍频器后添加数字定时输出计数器，以输出延时控制信号。
最后把模拟信号输入A/D电路，通过ROM存储，再在延时控制信号的作用下延时输出数字量，再经过D/A电路还原为模拟量，最终实现移相操作。
其中倍频器具有360倍倍频能力。
输入模拟信号(如正弦波)经过信号比较器，波形电压与零伏比较后，高于零伏的电压段转化为高电平，低于的转化为低电平，这样输入信号就转化为周期相同的数字信号。
A/D，ROM，D/A和一些控制电路构成移相输出控制模块。
其中移相控制部分的倍频器，定时输出计数器构成可编程数字控制部分，都可以通过硬件语言编译实现。
2.1数字倍频器这里使用的数字倍频器(电路如图2所示)的算法是基于采样的原理来实现[4]，理论上能够实现任意倍倍频，这里为方便说明和显示波形，设置为360倍，即倍频因子为360，精度为1°。
当信号A经过比较器后，A转化为具有相同周期的数字信号DA，他们的周期均为Tclk_in。
毫米波四位数字移相器设计 (2)
毫米波四位数字移相器设计张大炜，延波，徐锐敏电子科技大学电子工程学院，成都（610054）E-mail ：microwavezhang@摘 要：本文以Ka 波段数字移相器为例，经过分析和试验研究，采用加载线和反射型移相方式，并利用PIN 二极管作为开关元件，实现了在毫米波频率（33.9GHz ～34.5GHz ）工作的四位数字移相器。
此移相器具有低插入损耗，低相位误差以及电压驻波小等特点。
关键词：毫米波，数字移相器，加载线，3dB 支线耦合器1. 引言毫米波介于微波与红外激光之间[1]，一般指的是波长介于 1~10mm 的一段电磁波频谱，其相应的频率范围为 30~300GHz 。
本文设计的移相器位于Ka 波段。
Ka 波段就是指频率范围在26.5－40GHz 的电磁波。
移相器在移动通信、电子战、相控阵和智能天线中得到了广泛的应用[1]。
在微波频率，设计数字式移相器有三种不同的方法。
一种方法是用铁磁性材料的特性以获得可变换的相移。
第二种设计数字移相器的主要手段是利用半导体器件。
根据所用的半导体器件的不同，又可以分为PIN 二极管移相器和FET 场效应管移相器。
最后一种方法是利用新兴技术微电子机械实现的MEMS 移相器。
常用的半导体数字移相器电路有五种[4] [2]:开关线移相器、负载线移相器、反射式移相器、谢夫曼(schifman)移相器(3)和平衡式移相器。
开关线移相器是利用移相线和参考线的电长度的不同实现相移。
负载线移相器是利用其并联支节的开路接地和短路接地的不同来实现。
加载线型移相器的工作带宽窄，因此这种移相器多用在较小的相移量情况。
反射式移相器是在微波传输线的终端接有可变反射系数的元件构成的。
在微带式移相器中，分隔输入信号和输出信号的网络多采用分支电桥或定向耦合器。
谢夫曼移相器是利用谢夫曼观察到的耦合线的相移响应具有色散特性这一特点研制的宽带移相器.平衡式移相器是利用路径完全相同的两条通道.而且两只PIN 开关总是一只通、一只断，使两种相移状态保持相等损耗，因而从原理上讲不产生寄生调幅。
频率可调的移相式正弦波发生器电路设计.
频率可调的移相式正弦波发生器电路设计本电路（见下图）是一种频率可调的移相式正弦波发生器电路。
其频率稳定度通过实际测试为0.002％。
该电路性价比高，用很便宜的几个元件在很宽的频段内。
实现频率连续可调。
笔者在实验时将频段分为低、中、高三个频段。
用拨动开关进行切换。
用双联电位器R8、R9调节其阻值，实现了输出频率从0.7Hz～60kHz连续可调的功能。
该电路采用±15V供电，通过R1l可调整输出正弦波的峰峰值。
只要U1A的放大倍数满足大于l的条件。
电路即可产生振荡。
输出正弦波的峰值，最大可达20V左右。
C3、C4、。
R8、R9决定输出频率。
其输出最高频率还取决于运放的截止频率。
以下是实际调试中输出波形和电容、电位器的参数值：低频段：0.67Hz～42Hz：双联电位器阻值：100kΩ/lOOkΩ）；信号峰-峰值：2l～22V；中频段：27Hz～1500Hz：双联电位器阻值：100kΩ／100kΩ：信号峰-峰值：19.6～17.8V；高频段：1.28kHz～60Hz；双联电位器阻值：lOOkΩ／100kΩ：信号峰-峰值：14～15.5V。
下图电路中A点和B点（输出）与图2中的A点和B点的输出波形卡同对应。
A点为U2A的输出波形。
B点为U3A的输出波形。
从仿真结果不难看出。
A点刚好比B点的相位延迟90度，信号经过U3A再移相90度后。
刚好移相180度。
此时B点和U1A输出的相位刚好相差180度。
电路要求C3、R8和C4、R9两个网络参数的值要完全相同才会获得最理想的波形。
由于笔者没有相关仪器，无法测量正弦波的失真度，但是从软件仿真和硬件实验来看，输出波形还是挺让人满意的。
要想实现输出频率的连续调节。
就必须同时改变R8、R9的阻值。
实验证明用双联电位器可实现频率的连续调节。
但由于电位器的固有噪声在旋动中会有波形跳动的现象，所以电位器的品质直接影响着频率输出的稳定性。
本电路的最高输出频率取决于C3、C4、R8、R9选频网络的值和运放的响应频率。
数字移相器的工作原理
数字移相器的工作原理
数字移相器是一种基于相位控制的电路，在射频和微波电路中广泛应用。
它的主要作用是移动电路中的信号相位，实现相位偏移，相移调节和
频率合成等功能。
数字移相器通常由相位锁定环（PLL）和电子开关（ESW）构成。
数字移相器的工作原理是通过电子开关控制射频信号经过不同的时延
路径，从而改变信号的相位。
当输入的信号经过锁相环（PLL）时，PLL
会将输入信号的频率锁定到一个精准的参考频率上。
然后，电子开关根据
外部控制信号选择一个时延路径，将信号从同一时刻延迟到不同的时刻，
并控制相位的变化。
如果相移器希望按照一定的步进调整相位，可以通过ESW控制第二级信号，机械式的开关是ESW的代表形式，另一种电容向地
分支的芯片也叫做ESW。
一般来说，数字移相器可以实现相位变化步进的
精度可以达到几度甚至更小，且可靠性高和频率节约。
应用方面，数字移相器被广泛应用于相位调制、相位移位键控（PSK）通信、频率合成、成像雷达、数字信号处理等领域。
在通信系统中，它通
常用于频率和相位调制技术，以获得更高的信号传输速率和更好的信号质量。
在雷达中，数字移相器通常用于成像雷达中，以获得更好的成像分辨
率和空间分辨率。
总的来说，数字移相器是一种功能强大的电路，可以实现相位调节、
相位偏移、频率合成和成像雷达等应用。
它的优点是精度高、可靠性好和
使用方便，因此在许多电子领域得到广泛应用。
中频及微波数字移相器
★中频宽带五位数字移相器的电路设计
◆实际电路的仿真和优化
（a）插入损耗
（b）相移
750nH 750nH
(120//3.3)pF Input 43nH (10//1.8)pF (10//1.8)pF Output
（c）回波损耗
（d）最终元件值
45度相移位的优化结果
★中频宽带五位数字移相器的电路设计
★中频宽带五位数字移相器的实现
中频宽带五位数字移相器实物图
1、采用了立体结构 2、外形尺寸是40mmX30mmX20mm，比国内外同 类产品的体积减小了30%以上
★中频宽带五位数字移相器的测试及结果分析
◆中频宽带五位数字移相器的测试系统
直流稳压电源、TTL电平
中频宽带五位数字移相器
矢量网络分析仪E8363B
中频宽带五位数字移相器的测试框图
★中频宽带五位数字移相器的测试及结果分析
◆中频宽带五位数字移相器的测试结果
0度相移位测试结果
★中频宽带五位数字移相器的测试及结果分析
◆中频宽带五位数字移相器的测试结果
11.25度相移位测试结果
★中频宽带五位数字移相器的测试及结果分析
◆中频宽带五位数字移相器的测试结果
★中频宽带五位数字移相器的电路设计
◆实际电路的仿真和优化
单位电路的仿真模型
★中频宽带五位数字移相器的电路设计
◆实际电路的仿真和优化
（a）插入损耗
（b）相移
2700nH 2700nH
(510//27//0.8)pF Input 8.2nH (2//1.4)pF (2//1.4)pF Output
（c）回波损耗
★中频宽带五位数字移相器的测试及结果分析
★中频宽带五位数字移相器设计方案
Ka波段4位数字移相器的设计
Ａ ｂｓ ｒ ｔｔ ｔ ａｃ ：ｈｅ ｐｈａｅ ｓ ｆｅ ｐ ｉ ａｉ ｓｅ ｔｅ ｅｙ ｉ ｓ ｒ ａ ｓ ｈｉｔ ｒａ ｐｌｃ ｔｏｎ ｉ ｘ ｒ ｍ ｌ ｗ ｄｅ ｐ ｅ ｄ，ｓ ｈ ａ ａ ｏｕｓｃ ｕｃ ｓｖ ｒ ｉ ｏｍ ｍ ｕｎ ｃ ｔｏｎ ａ ａ ｒｓ ｔｍ ｓ ｉ ａｉ ｎｄ ｒ ｄａ ｙｓｅ ， ｍ ｉｒ ｗ ａ ｎ ｔｕ ｅ ａｔｏｎ ａ ｅ ｓ ｅ ｅ ｔｓ ｓｅ ｓ ｃ ｏ ｖｅ ｉ ｓｒ ｍ ｎｔ ｉ ｎｄ ｍ ａｕｒ ｍ ｎ ｙ ｔｍ ，ｐａｔｃ ａｌ ｉ ｔ ｐ ｌｃ ｔｏ ｈａ ｅ ａ ｒｙ ｒ ｄ ｒｔ ｅ ｌｒ ｓ ｒｉｕｌｒｙ ｎ ｈｅ ａ ｐ ｉａ ｎ ｏｆｐ ｓ ｄ ｒａ ａ ｈ ａｇｅｔ ｉ ａ ｐｈａｅ ｈｉ ｅ ｓａｐｈａｅ ｒａ ａ ｒＴ ／ Ｒ ｏ ｐｏ ｎｔ．ａ ｉ ｐｏｒａ ｏｍ ｐｏ ｎｔ ｓ —ｓ ｆ ｒ ｉ ｓ ｄ ａｒ ｙ ｒ ｄａ ｔ ｃｍ ｎｅ ｓ ｎ ｍ ｔｎｔｃ ｎｅ ．Ｗ ｅ ｈａ ｔ ｉ ｄ Ｋａ—ｂａ ｖｅ ｓｕｄ ｅ ｎｄ ４－ｂｉ ｔ ｄｉ ｔｌｐｈａｅ ｓ ｉ ｅ ｎ ｈｉ ｐｅ ，ａ ｇｉａ ｓ ｈ ｆ ｒ ｉ ｔ ｓｐａ ｒ ｎｄ ｎｉｈ ｄ ｅ ｉ ｉ ｔ ｉ ｆ ｓ ｅ ｄ ｓｇｎ ｎｇ，ｆｂｒｃ ｔｎｇ ｎｄ ｔｓ ｎ ｈｅ ｒ ａ ｉｃ ｔ． ｔ３４ ａ ｉ ａｉ ａ ｅ ｔ ｇ ｔ ｅ ｌｃｒ ｕｉ Ａ ．２ＧＨ ｚ ± ｉ
２ ０年 ６再 ０１ 繁 ６期
电 子 漏
试
Ｊｕｎ２ｏ１ ０ Ｎｏ． 占
ＥＬ ＥｃＴＲ０Ｎ Ｉ ｃ ＴＥｓＴ
Ｋ 波段４ ａ 位数字移相 器 的设 计
梅 ，柯 新
（ 总装南京军代局驻无锡地区军代室 ２４３） １０５
摘 要 ：移相 器的应用十分广泛 ，比如 各种 通讯和雷达系 统，微波 仪器和测量系 统 ，特别在相控阵雷达 中应 用
一种简易数字移相器的设计
第33卷第2期湖南文理学院学报(自然科学版)Vol.33No.2 2021年6月Journal of Hunan University of Arts and Science(Science and Technology)Jun.2021 doi:10.3969/j.issn.1672–6146.2021.02.013一种简易数字移相器的设计黄子君,王文虎,彭琛,聂超凡(湖南文理学院计算机与电气工程学院,湖南常德,415000)摘要:基于微处理器STM32F407的数字移相器,提出了一种数字可调的双路移相器。
移相器由微处理器片内ADC采集输入信号,借助FFT算法,分辨输入信号的频率,为精确取出一周期输入信号的N点序列,调节ADC的采样频率刚好为输入信号的N倍,取出N点数据序列,运用片内定时器精确控制DAC输出的延时,从而控制移相度数,DAC循环输出N点信号序列,并经过低通滤波器,得到移相信号。
为保证移相信号幅频无失真,引入反馈验证,采集输出的移相信号与输入信号进行频谱比对,若不一致,则重新移相,直至幅频一致。
设计实现了输入信号0º～360º任意度数的移相,移相效果良好。
关键词:数字移相;FFT;微处理器;两路移相中图分类号:TN623文献标志码:A文章编号:1672–6146(2021)02–0063–05Design of a simple digital phase shifterHuang Zijun,Wang Wenhu,Peng Chen,Nie Chaofan(College of Computer and Electrical Engineering,Hunan University Arts&Science,Changde415000,China)Abstract:Based on the digital phase shifter of microprocessor STM32F407,a digital adjustable dual-channel phase shifter is proposed.The phase shifter collects the input signal by the on-chip ADC of the microprocessor,and uses the FFT algorithm to distinguish the frequency of the input signal.In order to accurately extract the N-point sequence of the input signal in a period,adjust the sampling frequency of the ADC to be exactly N times the input signal.The N-point data sequence uses the on-chip timer to precisely control the delay of the DAC output,thereby controlling the degree of phase shift.The DAC cyclically outputs the N-point signal sequence and passes through a low-pass filter to obtain the phase-shifted signal.In order to ensure that the amplitude and frequency of the phase-shifted signal is not distorted,feedback verification is introduced,and the collected and output phase-shifted signal is compared with the input signal.The design realizes the phase shift of the input signal by any degree from 0ºto360º,and the phase shift effect is good.Key words:digital phase shift;FFT;MCU;two-way phase shift移相器为微波信号调节处理电路中必不可少的器件,在雷达、通信和仪器仪表等领域有着广泛的应用。
数字移相器的ADS设计与仿真
由于本移相器电路为微带结构 ,需要选择采用
何种介质基板 。聚四氟乙烯是目前采用量最大的
微波印制板介质基板材料
,该材料的介电常数
ε r
以
及损耗角正切 tan δ最小 ,耐高低温和耐老化性能
好 。对于本设计而言 ,我们选择了 ROGERS公司的
RT / duroid 5880作为移相器电路的介质基板 。该型
图 1 P IN 移相器原理框图
设计的移相器的技术指标为 : 输入 、输出阻抗 50Ω;频率范围 9. 5 ～10. 5 GHz;相位误差 ≤3°;回 波损耗 ≤15 dB;插入损耗 ≤5 dB。
1. 2 P IN 二极管的仿真建模
实际的 P IN 二极管并不是理想通断的开关 。由 于 ADS仿真软件自带的 P IN 管模型的参数太多且 许多参数无法实际测量 ,故这里利用了 P IN 管的简 化模型进行建模 ,如图 2所示 。
Abstract: The p rincip le, p rocess of circuit design and method of op tim ized simulation of a 42bit digital phase shifter are p resented in this paper. The model of the state of forward bias and reverse bias of P IN diodes is fabricated using RF simulation software ADS ( advanced design system ) , and the m ethod of op2 tim izing the key param eter of phase shifter using the sensitivity analysis module of ADS is also discussed. An X2band 42bit digital phase shifter is designed based on this method. The operating frequency of this phase shifter is 9. 5～10. 5 GHz, the phase shifter accuracy is less than 2°, the return loss is less than 15 dB , and the insertion loss is less than 2. 5 dB. Key words: phase shifter; P IN diodes; sensitivity analysis
能实现连续可调移相的高频模数结合移相电路设计
能实现连续可调移相的高频模数结合移相电路设计高频感应加热设备，因容性工作状态时存在开关管硬开通、开关损耗大以及反并联的二极管有反向恢复等问题，严重时会损坏开关管，故逆变主电路通常工作在弱感性状态，即使输出电压的相位略超前于输出电流的相位。
而且，反馈回路的各个芯片，在脉冲到来时都有一定的响应时间，使驱动芯片输出信号的相位必定滞后于采样信号的相位，因此必须在反馈回路中进行相位的超前、滞后调节，实现移相功能。
传统的移相方法是采用如RC或LC的模拟电路进行相位调节。
这种移相电路是利用电阻两端的电压与输入电压同相位，而电容两端电压滞后于输入电压90相位，电感两端电压超前输入电压90相位的特性，通过选择不同的RC或LC值实现所需角度的相位超前、滞后调节。
但电路中由于存在L、C等元件，其等效阻抗与输入信号的频率有关，移相角会随输入信号频率的变化而变化，故其仅适用于输入信号频率不变或频率变化时移相精度要求不高的场合。
而纯数字电路若要使1 MHz频率产生如1左右相移时，必须先把输入信号频率通过锁相倍频电路把频率放大360倍，这就要求锁相环必须既可输入1 MHz左右的信号也能输出360 MHz以上的信号，能满足这种要求的锁相环芯片即使存在也会由于价格太高不是很实用。
为此，有必要设计一种低成本的实时实用移相电路，使其移相角在频率变化时基本不变。
文中就是基于这种需求，提出了两种移相精度较高的模数结合移相电路，经实验在1 MHz 高频感应加热场合完全适用。
1 模数结合移相电路图1是一种由高速比较器、锁相倍频电路和J-K触发器构成的90～180连续可调模数结合移相电路。
B处的信号是从串联逆变主电路电流采样放大后获得的，若与过零比较器比较，则输出占空比为0．5的方波信号。
通过调节A处电平与B处0电平以上的正弦波上升沿脉冲比较，使C处输出方波上升沿滞后一个相角度，构成一个0～90连续可调的移相电路。
若所需移相角小于90，则无需后级的锁相倍频和J-K触发器构成的90移相电路。
第4章 数字式移相信号发生器的设计
(b)
图4.3 采用MCU与FPGA （a）波形查找表在FPGA内部; （b）波形查找表在FPGA外部
第4章
2. 在本系统中，单片机主要用来实现输出信号的频率 和相位差的设置，输出信号的频率和相位差的显示，向 FPGA提供频率控制字和相位控制字； FPG主要用来实现 DDS技术。系统中，除了单片机和FPGA以外，还有波形 查找表电路、模/数转换电路、低通滤波器电路、信号 稳幅输出及幅度调节电路、直流稳压电源电路等。
2N
10MHz
10 106
5105
500000
20 Hz
20
因为218=262 144 ，219=524 288，而218＜500 000＜
219，所以，相位累加器的位数N的最小值应为19 bit。
一方面，N的最小值19 bit已大于2 Byte，另一方面， 考虑适当提高系统的频率分辨率，所以综合这两个方面，取 N=24。
若“相位加法器”采用24 bit加法器实现，则上述10 bit的相位控制字应扩展成24 bit，具体扩展方法是在上述 10 bit相位控制字后面（右边）添加14个逻辑0就可以了。
第4章
4. 1) 输出信号失真度除受D/A转换器本身的噪声影响 外，还与采样点数和D/A字长有着密切的关系。 设q为均匀量化间隔，则其近似数学关系为
第4章
4) 确定波形存储器的地址位数W 本系统决定存储信号一个周期的幅度值采样点数为1024， 因此波形存储器的地址位数W=10。 5) 确定量化字长D 信号一个周期的幅度值采样量化字长D对输出信号的失真 度影响很大，本系统决定取量化字长D=10 bit。这样的话， 系统中的D/A转换器的字长也应该是10 bit。 6) 确定相位控制字K 如果“相位加法器”采用10 bit加法器实现，即以“相 位累加器”的输出结果之高10位作为被加数，相位控制字K作 为加数，则有
一种精度可调的数字控制移相原理
一种精度可调的数字控制移相原理
朱鹏;邬齐荣;龚敏;胡蓉彬
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2007(30)20
【摘要】介绍了一种可编程数字控制的移相原理,通过该原理可以设计一种精度可调的数字控制移相器.该原理主要通过一种倍频器倍频因子可调的方式来实现.文中设计的移相器可以在0～360 °中达到任意度数的移相,其精度可以达到1°.并可通过精度控制输入信号,进一步提高精度.最后的仿真波形证实了这种原理的可行性.【总页数】3页(P173-175)
【作者】朱鹏;邬齐荣;龚敏;胡蓉彬
【作者单位】四川大学,物理科学与技术学院,微电子技术四川省重点实验室,四川,成都,610064;四川大学,物理科学与技术学院,微电子技术四川省重点实验室,四川,成都,610064;四川大学,物理科学与技术学院,微电子技术四川省重点实验室,四川,成都,610064;四川大学,物理科学与技术学院,微电子技术四川省重点实验室,四川,成都,610064
【正文语种】中文
【中图分类】TN710
【相关文献】
1.一种高精度移相方法及其在无功功率计算中的应用 [J], 曾碧;廖益木;陈志樑
2.基于数字控制ZVS移相全桥可调宽输出电力试验电源设计 [J], 廖世茜;肖宇迪;
林健鹏;毛行奎
3.一种数字控制的三相移相触发电路 [J], 冯晖;吴杰;韩志刚
4.一种基于电荷泵锁相环的高精度数字移相方法 [J], 唐跞;丁满来;王雪梅;曲佳萌;温智磊
5.一种倍频因子及输出相位连续可调的微波光子移相系统 [J], 韩一石;赵蓓丝;罗吴金;谢胜超;雷珂珂
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由晶振电路产生的基准频率时钟信号作为锁相
环的一路输入信号，配合可编程定时／计数器８２５３ 进行倍频处理，改变倍频的比例米改变输出时钟信 号的频率，同时倍频之后的信号控制地址计数器
ｄｂ ５ｌｈ，５５ｈ，５７ｈ，５ａｈ，５ｄｈ，６０ｈ，６３ｈ，６６ｈ
ｄｂ ６９ｈ，６ｃｈ，６１２１，７２ｔｌ，７６ｈ，７９ｈ，７ｃｈ，８０ｌｌ
片连续地循环输出该数据表，就可获得两路正弦波 信号。当两片Ｄ／Ａ转换芯片所获得的数据序列完全 相同时，则转换所得到的两路正弦波信号无相位差， 称为同相；当获得的数据序列不同时，则转换所得到 的两路正弦波信号就存在着相位差。相位差的值与 数据表中数据的总个数及数据地址的偏移量有关。 这种处理方式的实质是将数据地址的偏移量映射为
号输入命令，以作为ＡＩＳｒｅａｍＳｔａｒｔ．ｖｉ的输入参数。
ＡＩＳｒｅａｍＳｔａｒｔ．ｖｉ：调用ＡＩＳｒｅａｍＳｔａｒｔ函数，以 开始硬件定时的连续采集。
ＬＪＳｔｒｅａｍ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｎｆｉｇ．ｖｉ：此即为“通道配
参考文献 【１】武安河．ＷＤＭ设备驱动程序开发［ＭＩ．北京：
电子工业出版社，２００４ 【２］Ｒｏｂｅｒｔ Ｈ．Ｂｉｓｈｏｐ．ＬａｂＶｌＥＷ ６ｉ实用教 程．毕晓普，译．北京：电子工业出版社，２００１ 【３】Ｌａｂｊａｃｋ．ＵＳＢ－ｂａｓｅｄ ｍｕｌｔｆｆｕｎｃｔｉｏｎ ｄａｔａ
位由于设置频率。采用４
Ｘ
形的正负半周
输出的要求。 ０８３２的ＷＲｌ、 Ｗ Ｒ ２、 ＸＦＥＲ、ＣＳ端 接地，使其始 终处于模数转
５的键盘，其中１６个作
为数字键，４个作为功能键。
３软件设计
见图５。 ４小结
换状态。正弦
波形幅度可以 通过０８３２的
实践表明，该数字移相器移相范围０。－３６０。， 相位差步进为１．４。，输出信号频率调节范围５Ｈｚ一 ２３ｋｔｔｚ，为防止输出信号产生相移，Ｄ／Ａ的输出端
置８２５５工作方式（定
时／计数器０输出方波）
Ｉｌｌｏｖ
ｄｐｔｒ，＃９０００ｈ
；８２５５定时／计数器０
图２相位差设置电路 相位差预置程序
地址 ｍｏｖ ａ，ｒ５ ｉｎｏｖｘ＠ｄｐｔｒ．ａ
ｄｒ ｎｏｐ ｍｏｖ
ｐ１．０。使通道ｆ清零，通道￡魁于颓置状态
ｍｏｖ ａ．ｒ４ ｍｏｖｘ＠ｄｐｔｒ．ａ Ｉ设置８２５５分频系数Ｎ
信号间的相位值。
４０度，只需要改变程序中寄存器Ｒ５中的值就可改变 两路正弦波的相位差。正弦波信号的量化数据表如
下：
ｔａｂ：ｄｂ ８０ｈ，８３ｈ，８６ｈ，８９ｈ，９０ｈ，９３ｈ，９６ｈ，９８ｈ
ｄｂ ９９ｈ，９ｃｈ，９ｆｈ，Ｏａ２ｂ，Ｏａ５ｈ，Ｏａ８ｈ，０ａｂｈ，Ｏａｅｈ
ｄｂ ０ｂｌｈ，０ｂ４ｈ，０ｂ７ｈ，Ｏｂａｈ，Ｏｂｃｈ，Ｏｂｆｈ，Ｏｃ２ｈ， ｄｂ ０ｃ５ｈ，０ｃ７ｈ，０ｅａｈ，Ｏｃｃｈ，Ｏｃｆｈ，０ｄｌｈ，０ｄ４ｈ，
（１４１脚输入后，经ＣＤ４０４６内部放大器Ａｌ进行放大、 整形后加到内部相位比较器Ⅱ的输入端，比较器Ⅱ 将从（３）脚输入的比较信号Ｕ．，与（１４ｊ脚输入信号ｕ，。作
相位比较，从㈣脚输出相位比较器的误差电压ｕ
ｖ，
２Ｂ打开。此时通道Ｉ的两片７
４ ＬＳＩ
６１的
ＣＥＴ＝ＣＥＰ；０，ＰＥ＝０，处于预置状态（可参见
一抛频誊可谓饷数搴鸸怕器豫计
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ
ａ
Ｋｉｎｄ ｏｆ ＤｉＩ砻ｔａｌ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｅｒ ｗｉｔｈ Ａｄｊｕｓｔｅｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
缪晓中
（无锡职业技术学院电子工程系，无锡市２１４１２１）
Ｍｉａｏ
Ｘｉａｏｚｈｏｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＥｌｅｃｔｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆＷｕｘｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｘｉ ２１４１２１）
数字化，并形成・张数据表分别存入两片ＥＥＰＲＯＭ 芯片中，此后通过单片机控制地址计数器来对存储 器中的数据进行循环寻址，并通过两片Ｄ／Ａ转换芯
２硬件电路
２．１相位差产生电路
选用８Ｋ的ＥＥＰＲＯＭ存储器２８Ｃ６４对正弦波信
号的量化数据表进行存储，数据表中数据共有２５６
个，每两个相邻数据之间的相位差为３６００÷２５６＝１．
ｄｃｂａ（预置） 计数
——］Ⅻ１■＿
俚器仪岙ｉｉ准化与计一３０ 万 方数据
相位差预置电路如图２所示：当Ｐ１．０＝０时， 通道２的两个计数器清零，使该路的初始相位为零。 此时模拟开关ＣＤ４０６６的Ｕ２Ａ关闭，地址计数脉冲 不能进入两路地址计数器，同时模拟开关ＣＤ４０６６的
Ｕ
工作原理如下： （１）锁相环ＣＤ４０４６工作原理：输入信号Ｕ，从
【摘要】介绍基于单片机实现两路同频信号间数字移相，并利用锁相环和定日寸／计数器８２５３改变两路
信号频率的方法。 【关键词】移相单片机锁相环地址计数器
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｍｅｔｈｏｄｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｓｈｉｆｔｉｎｇｄｉｇｉｔａｌｐｈａｓｅ ｏｆｔｗｏ ｓｉｇｎａｌｓ ｏｆｓａｍｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｂａｓｅｄＯｉｌ ｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐ，ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｂｙ ＰＬＬ ａｎｄ ｔｉｍｅｒ／ｃｏｕｎｔｅｒ ８２５３ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐ
ａ．ｒ５
Ｉ相位差初值送累加器ｈ Ｉ通道２地址 ｌ相位羔预置到地址计数嚣
ｍｏｖ
ｄｐｔｒ，＃８０００ｈ
２．３存储器与模数转换电路
ｍｏｖｘ＠ｄｐｔｒ．ａ
ｒｉｏｐ ｓｅｔｂ ｈｏｐ ｐ１．０
Ｉ免许时钟脉冲输八，产生地址
２．２频率调整电路
堕
万 方数据
ｊ ｊ刭 。生ｋ兰 豸蚕挚。
围４存储器与模数转换电路
图３频率调整电路
ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｅｖｉｃｅ
置”按钮所打开的界面，用于各种配置参数的输入。 ＡＩＳｔｒｅａｍＲｅａｄ．ｖｉ：调用ＡＩＳｔｒｅａｍＲｅａｄ函数，
ｆｅａｔｕｒｅｓ【ＥＢ／ＯＬ］．
以完成对结束扫描数的数据进行读取。 ＬＪＳｔ ｒｅａｍ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄａｔａ．ｖｉ：对所读取的
———————ⅡＦｉ●■＿
ｆ．，实现了相位锁定，频率锁定。 （２）８２５３工作原理：８２５３是一种有３
ＤＢ０。ＤＢ７将初始相位差预置到两个地址计数器的输 出端。然后Ｐ１．Ｏ＝１，打开模拟开关Ｕ２Ａ使时钟脉冲 同时送入两路地址计数器，从而产生某一相位差的
两路正弦信号。
个各自独立的１６位可编程定时计数器组
成的。各个计数器可以ｆ进制或二进制方 式来计数，并可以用软件设为６种不同的
移相，通常有两个途径：一种是直接对模拟信号进行
移相，如阻容移相，变压器移相等，但早期采用这种
方式制造的移相器有许多不足之处，如：输出波形受
输入波形的影响，移相操作不方便，移相角度随所接 负载和时间等因素的影响而产生漂移等。随单片机 技术发展起来的数字移相技术是目前移相技术的潮
流。 图１系统框图
数字移相方法是：先将一个周期的正弦波信号
（ＡＩＳｔｒｅａｍＲｅａｄ）数据进行处理。
ＬＪＳｔｒｅａｍ ｄａｔａ ｆｉｌｅ ｗｒｉｔｅ．ｖｉ：完成数据的写入。
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．１ａｂｊａｃｋ．ｃｏｍ／ｌａｂｊａｃｋ—ｕ１２．ｈｔｍｌ，
２００１
【４】杨乐平．ＬａｂＶＩＥＷ高级程序设计［Ｍ】．北
京：清华大学出版社，２００３
ＡＩＳａｍｐｌｅ．ｖｉ：调用ＡＩＳａｍｐｌｅ函数，完成对模拟 倒ｌ倥丧‘剖Ｅ与计一３ ２ 万 方数据
还可以大大缩短开发时间。
ｒｉｌｌｗ
ａ
ｒ
ｅＶ
ｅ ｒ
ｓｉ
ｏ
ｎ．ｖｉ：调用
ＧｅｔＦｉｒｍｗａｒｅＶｅｒｓｉｏｎ函数，来获取采集卡内固什程
序的版本号。
ＬＪＳｔｒｅａｍ ｒｅａｄ ｃｏｎｆｉｇ．ｖｉ：其功能与ＬＪＳｔｒｅａｍ ｗｒｉｔｅ ｃｏｎｆｉｇ．ｖｉ相对应，用于读取各种参数设置的
配置情况。
ＬＪＳｔｒｅａｍ ｃｒｅａｔｅ ａｉ ｃｏｍｍａｎｄ．ｖｉ：创建模拟信
表１计数器７４ＬＳｌ６１功能表
清除
０ １ ｌ ｌ ０ ０ ｌ ｌ ０ １ Ｔ Ｔ ｄ
ｃ
７４ＬＳｌ６１进行循环计数，将计数器的输出作为存储器 读取的地址，改变数据读取的起始地址即可改变输
收稿日期２００５—０６
２３门Βιβλιοθήκη ＰＥＣＰＤ Ｃ
Ｂ
Ａ
Ｑ月。Ｑ。Ｑ。
０ ０ ０ ０
保持原状态
ｂ
ａ
作者简介：缪晓中（７ ９７２），男，讲师，硕士，主要从事检测技 术、单片机噩信息处理挂术的教学与科研工作。
采用电流输出型的Ｄ／Ａ转换器ＤＡＣ０８３２，并使 用两级运算放大器组成的电流一电压转换电路，从而
实现双极性模
拟电压输出， 达到了正弦波
２．４键盘与显示电路 本项目采用了Ｉｎｔｅｌ８２７９作为键盘与显示电路。 Ｉｎｔｅｌ８２７９是一种通用可编程键盘、显示并行接口芯 片，能完成键盘输入和显示控制两种功能。本项目使 用８个ＬＥＤ显示，其中４位用于设置相位差，另外４
ＰＬＬ
Ａｄｄｒｅｓｓ Ｃｏｕｎｔｅｒ
系统组成及基本功能 两个同频信号之问的移相技术有着广泛的实用 价值，可应用于一些传感器的信号处理电路，如相敏
１
出波形的相位。此外改变Ｄ／Ａ０８３２的⑧脚参考电压
Ｖ。ＥＦ大小可改变输出波形的幅度。系统框图如图１Ｎ
示。
检波器等。也可作为校验各种有关相位的仪器仪表、 继电保护装置的信号源。要实现Ｂ信号对Ａ信号的
集进行前，对软件系统的所有输入参数，包括通道设
置、参数设置、采集参数设置，Ｄｅｍｏ选择、计数器、 写入文件选择、数据文件前缀等进行配置，已完成连
续采集前的准备工作。
ＬＪＳｔｒｅａｍ
ｇｅｔ