【2023年电赛H题信号分离装置】软件锁相思路

1. 引言

在B站看到一位老哥将软件锁相程序开源了，这里简单解读一下这份程序，写下实现流程，记录的同时还可供朋友们实现参考。

2. 资源

• ADC1、ADC2、ADC3
• AD9833 × 2

3. 流程

1. 使用ADC1采样信号C，进行FFT，获取信号A、B波形类型和频率和相位后，通过AD9833，输出信号A'和信号B'，重建信号波形。

获取信息： 信号A基频fA、相位pA；信号B基频fB、相位pB。

相位获取： $ arctan(\frac{bn}{an})$，即FFT输出数组对应索引的虚部bn和实部an。

波形识别： 基波幅值不同。

2. 使用ADC2采样信号A'，使用ADC3采样信号B'。分别通过FFT，获取信号A'的信号B'的频率和相位以及与原信号的相位差，并将相位差转换为角度制，并归一化为0-100°之间。

获取信息： 信号A'基频fA'、相位pA'；信号B'基频fB'、相位pB'、pA与pA'相位差diffpA、pB与pB'相位差diffpB。

3. 将fA与fA'、fB与fB'进行对比判断：if(fA == fA' && fB == fB')进行前置锁相操作，else AD9833重新重建A'、B'波形（参数不变）。

锁相前置操作： 将fA赋值给fA''，fB赋值给fB''，锁相标志位复位为p=-1，获取fB和fA的比值ZE=fB/fA，锁相标志位置一。

4. 开始锁相。第一次循环，将第二步获取的相位差分别存储到数组diffpAarr[0]和diffpBarr[0]中（仅在标志位p=-1时，进行一次，后续标志位p>=0），再重复上述1、2、3操作，将新获取到的相位差分别存储到数组diffpAarr[1]和diffpBarr[1]中。判断：if(diffpAarr[0]>diffpAarr[1])则fA''+=0.01，否则fA''-=0.01，然后AD9833进行波形重建；信号B'同理。

5. 判断重复上述1、2、3操作中获取的fA和fA'以及fB和fB'是否相同，有其一不相同则锁相标志位置零，跳出锁相，直到fA和fA'以及fB和fB'相同，则再进入锁相操作循环当中。

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