前言

主要介绍了2022年江苏省大学生电子设计竞赛E题（声源定位跟踪系统）所用到的主要技术原理。

一、相敏检波的应用背景

如图所示，我们的目标是测量出乙、丙两地到甲地的距离差。
①但是我们是没有尺的，我们唯一能控制的是在甲地的一个喇叭，因此我们控制该喇叭发出声音的频率w。
②此时我们会在乙、丙两地收到两个同频，不同幅不同相的信号，之后通过测量两地的相位差，来达到测量距离差的目的。
③有了相位差delta_fai后，根据w=2paif，t=delta_fai/w，delta_d = v(声速)*t。即可求出距离差。

二、具体操作步骤

1.设置甲地喇叭的声音频率为1kHz，即f=1000，w=2paif。
设置采样频率为10kHz，这里满足了香农采样定理的实际应用，采样频率应是信号频率的八倍以上，以保证信号不失真，此时在一个声音的周期内可以采样10个点（f_采样=10f_信号）。
设乙地单片机采得信号为 A_1sin(wt+fai_1) （1）
设丙地单片机采得信号为A_2*sin(wt+fai_2) （2）
此时我们还需人为在单片机产生两个理想信号
sinwt (3)
coswt (4)
用（1）×（3）得（5）
（1）×（4）得（6）
对（5）式累计200次后，可滤除其中的交流分量而只保留直流分量，同理对（6）式累计两百次。之后利用arctan函数即可求出fai_1.
之后再用（2）×（3），（2）×（4）可求出fai_2。
delta_fai = fai_2-fai_1

三、相敏检波数字实现

虽然原理比较简单，但是自己写起代码来还是有很多注意点的，下方主要粘贴了和本文相关的部分代码。
理想信号是利用matlab对sin函数和cos函数等分取了10个值产生的。
还有一点是计算相位差时是从第300个点开始取的，因为前70个（左右）取得点因为数字滤波器的原因是不稳定的，索性从第三百个点开始取。
下图是乙、丙两地采得的信号值（即两路adc值），解释了为什么从第三百个点开始计算。

/*----------------理想信号-------------------*/
float sinwt[10] = {0,0.5877853,0.9510565,0.9510564,0.5877850,0,-0.5877855,-0.9510566,-0.9510563,-0.5877847};//理想正弦信号
float coswt[10] = {1,0.8090169,0.3090168,-0.3090171,-0.8090171,-1,-0.8090167,-0.3090165,0.3090175,0.8090173};//理想余弦信号if(fai_i<300){A0sinwt[fai_i] = data1;A1sinwt[fai_i] = data2;fai_i++;   }if((fai_i == 300) && (fai_j!=200)){for(fai_j = 0; fai_j<200; fai_j++){X0wt[fai_j] = A0sinwt[fai_j+100] * sinwt[fai_j%10];Y0wt[fai_j] = A0sinwt[fai_j+100] * coswt[fai_j%10];X1wt[fai_j] = A1sinwt[fai_j+100] * sinwt[fai_j%10];Y1wt[fai_j] = A1sinwt[fai_j+100] * coswt[fai_j%10];X0_sum += X0wt[fai_j];Y0_sum += Y0wt[fai_j];X1_sum += X1wt[fai_j];Y1_sum += Y1wt[fai_j];}X0_ave = X0_sum/200;Y0_ave = Y0_sum/200;X1_ave = X1_sum/200;Y1_ave = Y1_sum/200;X0_sum = 0;Y0_sum = 0;X1_sum = 0;Y1_sum = 0;if(flag_adc == 1){fai_0 = atan2(Y0_ave,X0_ave)*180/3.1415926;fai_1 = atan2(Y1_ave,X1_ave)*180/3.1415926;       delta_fai01 = fai_0-fai_1;flag = 1;
//          delta_fai01 = Ave_Delta_fai01(delta_fai01);
//          Delta_fai01_KLM(0);d_0 = delta_fai01 * 0.944444;           //单位mm,(fai0-fai1)*340*10e3(声速，单位mm)/(360 * 1000)      d = v*t = v*delta_fai/(2pai*f)          }}

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相敏检波原理及数字实现

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前言

一、相敏检波的应用背景

二、具体操作步骤

三、相敏检波数字实现

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