CN116781186A - 一种相位校正模块及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相位校正模块，包括可重构直接射频采样接受机，用于可调谐的带外抑制和作为采样前的抗混叠滤波器，以得到多个固定幅值的待调制信号；锁相环，计算并输出旋转变换角θ；相位变换单元，接受待调制信号，通过计算在不改变幅频特性的同时对待调制信号实现纯相位角的超前或者滞后；相位调制‑解调单元，用于对相位变换单元输出的信号进行调制和解调；述相位变换单元包括dq变换单元和dq反变换单元，所述输出旋转变换角θ作用于dq变换单元，dq变换与dq反变换旋转角存在固定差值时，可实现在不改变幅频特性的前提下实现相位校正。

Description

一种相位校正模块及***

技术领域

本发明属于通信设备技术领域，具体涉及一种相位校正模块及***。

背景技术

在信号传输***中，传送端会通过调制(modulation)的技术将基频信号(basebandsignal)载在载波(carrier)上而产生调制后信号，调制后信号之后经过信道(channel)而到达接收端。而在接收端一般会把接收到的信号作解调(demodulation)以将载波移除或是降低载波频率，以方便后续信号的处理，然而，传送端与接收端的载波通常不会完全同步，因此会有载波频率偏差(carrierfrequencyoffset)以及载波相位偏差(carrierphaseoffset)等效应产生，因此，需要相位校正去调解偏差，使信号传输更加精确。

相位校正主要使用的有信号处理模块、相位校正模块、相位检测器、滤波器等，其中的相位校正模块是依据设计者的考虑以决定所设置的位置，亦即相位校正模块可以设置于信号处理模块之前或之后。然而，若是将相位校正模块设置于信号处理模块之前，亦即用来校正输入信号，则对于变化较快的相位，其反馈信号与输入信号会有相位上的偏差，亦即无法确实校正输入信号的载波相位，而有追迹(tracking)上的问题；另一方面，若是将相位校正模块设置于信号处理模块之后，虽然没有追迹上的问题，但是所处理的信号仍会具有载波相位偏差，因此，缺少一种将相位变换或者滞后的让相位校正更加精确的处理方式。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种相位校正模块及***。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种相位校正模块，包括

可重构直接射频采样接受机，用于可调谐的带外抑制和作为采样前的抗混叠滤波器，以得到多个固定幅值的待调制信号；

锁相环，计算并输出旋转变换角θ；

相位变换单元，接受待调制信号，通过计算在不改变幅频特性的同时对待调制信号实现纯相位角的超前或者滞后；

相位调制-解调单元，用于对相位变换单元输出的信号进行调制和解调，所述相位调制-解调单元具体工作方式如下：校正信号和接受信号分两路同时被采样后，经过插值滤波器，上面的支路完成对校正信号的相位解调，然后完成对接受信号的相位解调，通过如上处理，可以得到去除抖动的校正信号；

所述相位变换单元包括dq变换单元和dq反变换单元，所述输出旋转变换角θ作用于dq变换单元。

进一步的，所述可重构直接射频采样接收机包括可抗调混叠滤波器、可调脉冲采样器、插值滤波器和ADC。

进一步的，所述的相位变换单元用于接受可重构直接射频采样接受机输出的信号，进行相位校正后，输出信号幅值恒定。

进一步的，所述的旋转变换角θ取值基于电网电压相位，θ＝ω₀t，其中ω₀为基波信号角频率。

所述的相位校正模块的相位校正步骤如下：

将待调制信号进行定坐标变换，变换为：

式中:X_dq表征dq坐标下的电量；X_αβ表征αβ轴下的电量，A为旋转变换角θ取值合集，具体为：

αβ/dq变换与dq/αβ变换使用相同的旋转角θ，则输出信号与输入信号完全相同，输入经αβ/dq变换后,dq轴电量X_dq为：

X_dq经dq/αβ反变换后,输出αβ轴电量为：

进行相位校正：将αβ/dq变换与dq/αβ变换使用不同角度进行坐标变换,且二者相差θ₀(常数)，则输出信号与输入信号之间同样存在θ₀的相角校正度：

X_dq经反变换后得到：

实现输出信号相位调制的同时输出信号幅值未变化。

作为优选的，还包括ω的取值方法：当ω>0，输入为正序信号；ω＝0，输入为直流信号；ω<0，输入为负序信号。

作为优选的，还包括存储器，用于存储指令。

进一步的，还包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括：程序，当所述程序被处理器运行时，***开始按步骤运行。

本申请提供了一种计算机程序产品，包括程序指令，当所述程序指令被计算设备运行时，如相位校正模块运行方式及计算方式被执行。

本申请提供了一种芯片***，该芯片***包括处理器，用于实现上述各方面中所涉及的功能，例如，生成，接收，发送，或处理上述方法中所涉及的数据和/或信息。

该芯片***，可以由芯片构成，也可以包括芯片和其他分立器件。

在一种可能的设计中，该芯片***还包括存储器，该存储器，用于保存必要的程序指令和数据。该处理器和该存储器可以解耦，分别设置在不同的设备上，通过有线或者无线的方式连接，或者处理器和该存储器也可以耦合在同一个设备上。

本发明的有益效果是：

1)本发明提出的相位校正模块及***，在不改变幅频特性的情况下，实现全频段超前校正，改善***稳定性，并且dq变换与dq反变换旋转角存在固定差值时，可实现在不改变幅频特性的前提下实现相位校正。

2)本发明提出的相位校正模块及***对不同频率信号的调制具有普适性。

3)本发明在正序控制回路中，增加相位校正值可实现正序控制回路中正序控制量的超前校正、增大正序信号稳定裕度，但会同时在正序控制回路中的负序控制量中引入纯滞后环节、减小负序信号的稳定裕度。负序控制回路类似。

附图说明

图1为本发明相位变换调制示意图；

图2为本发明调制-解调单元结构示意图；

图3为本发明实施例中相位校正***控制框图；

图4为本发明实施例中控制器实现方法及控制器等效执行方法示意图；

图5为本发明实施例相位补偿角度为20°时的仿真结果图；

图6为本发明实施例无相位校正时的仿真结果图；

图7为本发明实施例有相位校正时的仿真结果图。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种相位校正模块，包括

可重构直接射频采样接受机，用于可调谐的带外抑制和作为采样前的抗混叠滤波器，以得到多个固定幅值的待调制信号；

锁相环，计算并输出旋转变换角θ；

相位变换单元，接受待调制信号，通过计算在不改变幅频特性的同时对待调制信号实现纯相位角的超前或者滞后；

相位调制-解调单元，用于对相位变换单元输出的信号进行调制和解调，相位调制-解调单元具体工作方式如下：校正信号和接受信号分两路同时被采样后，经过插值滤波器，上面的支路完成对校正信号的相位解调，然后完成对接受信号的相位解调，通过如上处理，可以得到去除抖动的校正信号；

相位变换单元包括dq变换单元和dq反变换单元，输出旋转变换角θ作用于dq变换单元。

进一步的，可重构直接射频采样接收机包括可抗调混叠滤波器、可调脉冲采样器、插值滤波器和ADC。

进一步的，的相位变换单元用于接受可重构直接射频采样接受机输出的信号，进行相位校正后，输出信号幅值恒定。

进一步的，的旋转变换角θ取值基于电网电压相位，θ＝ω₀t，其中ω₀为基波信号角频率。

的相位校正模块的相位校正步骤如下：

将待调制信号进行定坐标变换，变换为：

式中:X_dq表征dq坐标下的电量；X_αβ表征αβ轴下的电量，A为旋转变换角θ取值合集，具体为：

αβ/dq变换与dq/αβ变换使用相同的旋转角θ，则输出信号与输入信号完全相同，输入经αβ/dq变换后,dq轴电量X_dq为：

X_dq经dq/αβ反变换后,输出αβ轴电量为：

进行相位校正：将αβ/dq变换与dq/αβ变换使用不同角度进行坐标变换,且二者相差θ₀(常数)，则输出信号与输入信号之间同样存在θ₀的相角校正度：

X_dq经反变换后得到：

实现输出信号相位调制的同时输出信号幅值未变化。

作为优选的，还包括ω的取值方法：当ω>0，输入为正序信号；ω＝0，输入为直流信号；ω<0，输入为负序信号；

具体推导方式为：ω>0时，经变换后输出频率、幅值与输入相同，相角超前输入θ0角度(θ0为负时，超前负的角度实为滞后)；由于不同频率的信号输入输出相差相同的相角，因此不同频率的信号实现的超前时间不同；

ω＝0时，经变换后输出仍为直流信号，但αβ轴的数值分配改变，输入、输出的幅值改变

ω<0时，与ω>0类似，经变换后输出频率、幅值与输入相同，但由于ω为负数，输出相角滞后输入θ₀角度。

一种相位校正***，包括相位校正模块、控制器、滤波器和处理器，处理器用于设定控制器的控制方式。

作为优选的，还包括存储器，用于存储指令。

进一步的，还包括计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括：程序，当程序被处理器运行时，***开始按步骤运行。

本申请提供了一种计算机程序产品，包括程序指令，当程序指令被计算设备运行时，如相位校正模块运行方式及计算方式被执行。

为更准确的对本发明进行说明，本文提供本发明的一种实施模拟场景，如图3所示：不考虑功率外环对***稳定性的影响。稳态时，正序电流指令i_{dp_ref}由直流电压外环(整流侧)或功率外环(逆变侧)生成，i_{qp_ref}由无功外环(定无功控制)或交流电压外环(调压控制)生成。负序i_{dp_ref}、i_{qp_ref}均为0。外环变化慢于电流内环，不考虑其对***稳定性的影响，并在dq坐标系下采用PI控制器控制输出电流。为了减小负序信号控制特性恶化带来的影响，在正序控制中增加滤波环节，将负序基波信号(旋转后变为正序控制回路中的二次谐波)滤除。正序下***控制器如图4(a)所示。图中：

式中:G₁为二倍频滤波:G₂为电流环控制器:K_p、K_i为控制器参数，

通过框图推导可知图4(a)与图4(b)等效，因此可分别推导G1、G2在静止坐标系下的等效模型，此处坐标变换与坐标反变换采用的旋转角相差固定值θ₀；

对任意给定输入信号：I＝[cosnω0tsinnω0t]T；

式中:ω₀为基波角频率；n为任意实数。推导可知X_dq为：

经延时环节后，X_dq1为：

式中θ_0.005为θ在5ms时间内的角度变化值,应用θ＝ω₀t,有：

进一步可推导输出为：

输出O为：

式中，当n＝-1时,(1-n)ω₀×0.005＝π，O₁和I相角差为π，O＝0，因此dq轴下的滤波环节G₁具备完全滤除负序基波信号的能力，

通过上述计算，延时检测设定θ₀值为20°时相位校正补偿结果仿真如图5所示，并对信号校正进行仿真，如图7所示，对比不进行信号校正的仿真结果进行对比，可以发现本发明在未改变幅值的情况下，对信号校正可以实现稳定持续的效果。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种相位校正模块，其特征在于：包括

可重构直接射频采样接受机，用于可调谐的带外抑制和作为采样前的抗混叠滤波器，以得到多个固定幅值的待调制信号；

锁相环，计算并输出旋转变换角θ；

相位变换单元，接受待调制信号，通过计算在不改变幅频特性的同时对待调制信号实现纯相位角的超前或者滞后；

相位调制-解调单元，用于对相位变换单元输出的信号进行调制和解调；

所述相位变换单元包括dq变换单元和dq反变换单元，所述输出旋转变换角θ作用于dq变换单元。

2.根据权利要求1所述的一种相位校正模块，其特征在于：

所述可重构直接射频采样接受机包括可抗调混叠滤波器、可调脉冲采样器、插值滤波器和ADC。

3.根据权利要求1所述的一种相位校正模块，其特征在于：

所述相位变换单元用于接受可重构直接射频采样接受机输出的信号，进行相位校正后，输出信号幅值恒定。

4.根据权利要求1所述的一种相位校正模块，其特征在于：

所述旋转变换角θ取值基于电网电压相位，

以θ＝ω₀t，其中ω₀为基波信号角频率，t为获取基波信号角频率ω₀的时间点。

5.一种相位校正模块校正方法，其特征在于：所述的相位校正模块的相位校正步骤如下：

待调制信号进行定坐标变换，变换为：

式中：X_dq表征dq坐标下的电量；X_αβ表征αβ轴下的电量，A为旋转变换角θ取值合集，具体为：

αβ/dq变换与dq/αβ变换使用相同的旋转角θ，则输出信号与输入信号完全相同，输入经αβ/dq变换后，dq轴电量X_dq为：

式中，ω为基波信号角频率真实值；

X_dq经dq/αβ反变换后，输出αβ轴电量为：

进行相位校正：将αβ/dq变换与dq/αβ变换使用不同角度进行坐标变换，且二者相差θ₀，则输出信号与输入信号之间同样存在θ₀的相角校正度：

X_dq经反变换后得到：

实现输出信号相位调制的同时输出信号幅值未变化。

6.根据权利要求5所述的一种相位校正模块校正方法，其特征在于：还包括ω的取值方法：当ω＞0，输入为正序信号；ω＝0，输入为直流信号；ω＜0，输入为负序信号。

7.一种信号处理终端，其特征在于，所述终端包括：

一个或多个存储器，用于存储指令；以及

一个或多个处理器，用于从所述存储器中调用并运行所述指令，执行如权利要求5至6任意一项所述的相位校正模块校正方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括：程序，当所述程序被处理器运行时，如权利要求5至6任意一项所述的相位校正模块校正方法被执行。