基于旋轉變壓器信號產生電路設計 火控系統定位功能

該旋轉信號處理電路模塊的主要功能是利用軸角位置測量元件——旋轉變壓器，控制頻率為400 Hz的正弦波信號，經解調處理使相位角與特定電壓值相對應，產生出兩路相位差為90°的信號，送入系統主控計算機來計算填彈系統的位置，對保證火控系統的正常工作具有重要意義。在此介紹一種采用模擬電路設計的方法，利用系統給出的正弦波作為載波信號，與正余弦旋轉變壓器進行信號調制，將所產生的調制信號送入乘法電路實現正余弦兩路信號的解調，再通過濾波、反相比例電路實現其功能，達到使用要求。

1 方案設計

1.1 基本方案

產品總體設計方案如圖1所示：實驗中采用標準信號源來模擬系統輸入信號，輸出頻率為400 Hz，峰-峰值為6 V的正弦波做為VCA信號;DSB1和DSB2分別為正余弦的調制信號;OUT1，OUT2為兩路輸出。

1.2 電路原理及模塊功能

電路原理及模塊功能如圖2所示。

1.2.1 電路工作原理概述(以下按余弦進行分析計算)

設正弦輸入信號為：

ur=Ursin(ωrt+φ)

式中：Ur為正弦信號的振幅;ωr=2πfc為載波角頻率;fc載波頻率;φ為初始相位。

DSB信號為：

us=UscosΩsinωct

式中：Ω為旋轉變壓器旋轉角度;Us為信號經旋轉變壓后的輸出幅度。

這兩個信號相乘：

經低通濾波器的輸出，且考慮ωr-ωc=△ωc在低通濾波器頻帶內，那么：

u0=U0cos(△ωct+φ)cosΩ

可以看出，當載波信號與輸入信號同頻同相時，即ωr=ωc，φ=0，則：

u0=U0cosΩ

當Ω分別為0°，45°，90°時，余弦輸出為U0，0.707U0，0，再利用比例放大控制U0為2.5，同時疊加2.5 V的直流分量，則可得到最終余弦輸出為：

輸入信號相位為0°，45°，90°;輸出信號為5 V，4.26 V，2.5 V。

同樣利用正弦信號調制可得到另一路輸出信號1.2.2 信號解調電路

電路中對雙邊DSB信號所進行的解調是極為關鍵的一步。在產品中經過反復試驗，沒有選用通用的平衡調制解調器，而是通過采樣保持電路(乘法器)實現解調的。

原理組成：信號解調主要由乘法器和低通濾波器組成，其基本組成如圖3所示。

輸入信號為：

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