本發(fā)明涉及一種位置傳感器。

背景技術(shù)：

機(jī)動(dòng)車(chē)通常包括多個(gè)可運(yùn)動(dòng)的物體，其位置借助于位置傳感器來(lái)檢測(cè)。為了檢測(cè)可運(yùn)動(dòng)的物體的位置，通常將位置發(fā)送器、如無(wú)源振蕩回路或金屬元件布置在可運(yùn)動(dòng)的物體上。為了檢測(cè)位置發(fā)送器的位置，通常使用具有一個(gè)初級(jí)線圈和兩個(gè)次級(jí)線圈的差分變壓器，其中初級(jí)線圈和次級(jí)線圈能夠經(jīng)由位置傳感器磁耦合。

在此，初級(jí)線圈能夠借助載波信號(hào)激勵(lì)，以便在次級(jí)線圈中感生出電信號(hào)。感生出的電信號(hào)能夠被分析用于確定位置發(fā)送器的位置，例如借助于處理器或微控制器。對(duì)此通常耗費(fèi)地還原載波信號(hào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所基于的任務(wù)是，說(shuō)明一種更有效率的位置傳感器。

所述任務(wù)通過(guò)具有根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的特征的主題來(lái)解決。本發(fā)明的有利的實(shí)施方式是附圖、說(shuō)明書(shū)和從屬權(quán)利要求的主題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述任務(wù)通過(guò)一種用于檢測(cè)位置發(fā)送器的位置的位置傳感器來(lái)解決，其中位置傳感器能夠與用于發(fā)出具有第一頻率的第一電信號(hào)的第一電信號(hào)源和用于發(fā)出具有第二頻率的第二電信號(hào)的第二電信號(hào)源連接，所述位置傳感器具有：初級(jí)線圈，用于產(chǎn)生具有第一頻率的交變磁場(chǎng)；第一次級(jí)線圈和第二次級(jí)線圈，其中第一次級(jí)線圈和第二次級(jí)線圈能夠分別通過(guò)位置發(fā)送器與初級(jí)線圈磁耦合，并且其中通過(guò)產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)能夠在第一次級(jí)線圈中感生出第三電信號(hào)并且在第二次級(jí)線圈中感生出第四電信號(hào)；變頻器，用于將第三電信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一中間頻率信號(hào)并且用于將第四電信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二中間頻率信號(hào)，其中變頻器能夠與第二電信號(hào)源連接；和戈澤爾濾波器組，用于第一中間頻率信號(hào)的解調(diào)，以便得到第一解調(diào)信號(hào)，并且用于第二中間頻率信號(hào)的解調(diào)，以便得到第二解調(diào)信號(hào)。由此實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：能夠取消第一電信號(hào)的耗費(fèi)的還原。

位置發(fā)送器能夠包括無(wú)源振蕩回路和/或金屬元件、如金屬靶或者通過(guò)無(wú)源振蕩回路和/或金屬元件、如金屬靶形成。此外，第一電信號(hào)源能夠包括或形成載波頻率發(fā)生器。第二電信號(hào)源此外能夠包括或形成本機(jī)振蕩器（lo）。例如，相應(yīng)的電信號(hào)源包括頻率發(fā)生器、振蕩回路和/或電壓控制的振蕩器、如電壓控制振蕩器（vco）。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，第一電信號(hào)源和第二電信號(hào)源能夠與主振蕩器連接或可連接，借助于所述主振蕩器可產(chǎn)生參考信號(hào)。

相應(yīng)的頻率能夠預(yù)先確定或者能夠借助于操作元件、如按鍵、旋鈕或雙列直插式封裝（dip）開(kāi)關(guān)元件、相應(yīng)的電信號(hào)源來(lái)調(diào)節(jié)。例如，相應(yīng)的頻率為100khz、250khz、500khz、750khz、1mhz、2.5mhz、5mhz、7.5mhz、10mhz、25mhz、50mhz、75mhz、100mhz、250mhz、500mhz、750mhz或1ghz。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方格式，第二頻率能夠小于或大于第一頻率。

初級(jí)線圈和相應(yīng)的次級(jí)線圈能夠形成差分變壓器或者包括在差分變壓器中。

變頻器能夠包括混合器，其用于將第三電信號(hào)和/或第四電信號(hào)轉(zhuǎn)換到更低的中間頻率范圍中。此外，戈澤爾濾波器組能夠包括濾波元件、如戈澤爾濾波器，其用于根據(jù)戈澤爾算法解調(diào)第一中間頻率信號(hào)和/或第二電的中間頻率信號(hào)。

在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，構(gòu)造位置傳感器，其具有用于根據(jù)第一解調(diào)信號(hào)或第二解調(diào)信號(hào)確定位置發(fā)送器的位置的處理器。由此實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：位置發(fā)送器的位置能夠有效地檢測(cè)。

在另一個(gè)有利的實(shí)施方式中，在戈澤爾濾波器組的上游接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器。由此，實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：可以通過(guò)用于數(shù)字信號(hào)處理的成本適宜的微處理器來(lái)形成戈澤爾濾波器組。

在另一個(gè)有利的實(shí)施方式中，在戈澤爾濾波器組的上游接入用于信號(hào)窗口化的裝置。由此實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：能夠提高位置發(fā)送器的位置檢測(cè)的精度。

用于信號(hào)窗口化的裝置能夠被構(gòu)造用于將窗函數(shù)應(yīng)用到第一中間頻率信號(hào)和/或第二中間頻率信號(hào)上。例如，窗函數(shù)是矩形窗函數(shù)、漢明窗函數(shù)、漢寧窗函數(shù)、von-hann窗函數(shù)、布萊克曼窗函數(shù)、巴特利特窗函數(shù)、余弦窗函數(shù)、塔基窗函數(shù)、lanczos窗函數(shù)、凱澤窗函數(shù)或高斯窗函數(shù)。

在另一個(gè)有利的實(shí)施方式中，戈澤爾濾波器組包括用于解調(diào)第一中間頻率信號(hào)的第一戈澤爾濾波器和用于解調(diào)第二中間頻率信號(hào)的第二戈澤爾濾波器。由此實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：能夠有效地解調(diào)相應(yīng)的中間頻率信號(hào)。

在另一個(gè)有利的實(shí)施方式中，構(gòu)造位置傳感器，其具有用于發(fā)出第一解調(diào)信號(hào)或第二解調(diào)信號(hào)的信號(hào)輸出端。由此實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：能夠?qū)⑾鄳?yīng)的解調(diào)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給外部處理器以用于確定位置發(fā)送器的位置。

在另一個(gè)有利的實(shí)施方式中，在戈澤爾濾波器組的下游接入用于第一解調(diào)信號(hào)或第二解調(diào)信號(hào)的線性化的裝置。由此實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：相應(yīng)的解調(diào)信號(hào)能夠有效地進(jìn)一步處理。

在另一個(gè)有利的實(shí)施方式中，在變頻器的下游接入帶通濾波器。由此實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：能夠有效地從變頻器的輸出信號(hào)中濾出相應(yīng)的中間頻率信號(hào)。

在另一個(gè)有利的實(shí)施方式中，在變頻器的下游接入放大器。由此實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：能夠執(zhí)行相應(yīng)的中間頻率信號(hào)的電平調(diào)整。

在另一個(gè)有利的實(shí)施方式中，變頻器包括用于將第三電信號(hào)與第二電信號(hào)混合的第一混合器和用于將第四電信號(hào)與第二電信號(hào)混合的第二混合器。由此實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：能夠有效地產(chǎn)生相應(yīng)的中間頻率信號(hào)。

在另一個(gè)有利的實(shí)施方式中，構(gòu)造位置傳感器，其具有第一電信號(hào)源和第二電信號(hào)源。由此實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：能夠簡(jiǎn)化位置傳感器的安裝。

在另一個(gè)有利的實(shí)施方式中，在第一電信號(hào)源或第二電信號(hào)源的下游接入放大器。由此實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：能夠執(zhí)行第一電信號(hào)或第二電信號(hào)的電平調(diào)整。

在另一個(gè)有利的實(shí)施方式中，構(gòu)造位置傳感器，其具有用于產(chǎn)生具有第三頻率的另一電信號(hào)的頻率發(fā)生器，其中第一電信號(hào)源被構(gòu)造用于基于所述另一電信號(hào)產(chǎn)生第一電信號(hào)，并且其中第二電信號(hào)源被構(gòu)造用于基于所述另一電信號(hào)產(chǎn)生第二電信號(hào)。由此實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：能夠提供用于產(chǎn)生第一電信號(hào)和第二電信號(hào)的主信號(hào)。例如，頻率發(fā)生器包括主振蕩器并且第三頻率為100khz、250khz、500khz、750khz、1mhz、2.5mhz、5mhz、7.5mhz、10mhz、25mhz、50mhz、75mhz、100mhz、250mhz、500mhz、750mhz或1ghz。

在另一個(gè)有利的實(shí)施方式中，第一頻率或第二頻率是第三頻率的整數(shù)倍，或第三頻率是第一頻率或第二頻率的整數(shù)倍。由此實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：第一電信號(hào)或第二電信號(hào)能夠有效地通過(guò)頻率加倍或分頻產(chǎn)生。

在另一個(gè)有利的實(shí)施方式中，第一電信號(hào)源包括合成器，其用于基于另一電信號(hào)產(chǎn)生具有第一頻率的第一電信號(hào)，或者第二電信號(hào)源包括合成器，其用于基于另一電信號(hào)產(chǎn)生具有第二頻率的第二電信號(hào)。由此實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)：能夠有效地產(chǎn)生第一電信號(hào)或第二電信號(hào)。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出并且在下面詳細(xì)描述。

其中：

圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的位置傳感器的示意圖；

圖2示出通過(guò)雙邊帶am與載波和相同頻率和相位的附加載波的相正確的相乘進(jìn)行的同步解調(diào)的轉(zhuǎn)換過(guò)程的定性譜圖；

圖3示出變頻器的功能原理；

圖4示出具有電路板和位置發(fā)送器的裝置；

圖5示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式的位置傳感器的示意圖；

圖6示出從高頻范圍到中間頻率范圍的頻率轉(zhuǎn)換的定性譜圖；

圖7示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的合成器的示意圖；

圖8示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式的合成器的示意圖；

圖9示出從高頻范圍到中間頻率范圍的兩級(jí)頻率轉(zhuǎn)換的定性譜圖；并且

圖10示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式的位置傳感器的示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的位置傳感器100的示意圖。位置傳感器100包括初級(jí)線圈101、第一次級(jí)線圈103、第二次級(jí)線圈105、變頻器107和戈澤爾濾波器組109。

可以構(gòu)造用于檢測(cè)位置發(fā)送器的位置的位置傳感器100，其中位置傳感器100能夠與用于發(fā)出具有第一頻率的第一電信號(hào)的第一電信號(hào)源和用于發(fā)出具有第二頻率的第二電信號(hào)的第二電信號(hào)源連接，所述位置傳感器具有：初級(jí)線圈101，用于產(chǎn)生具有第一頻率的交變磁場(chǎng)；第一次級(jí)線圈103和第二次級(jí)線圈105，其中第一次級(jí)線圈103和第二次級(jí)線圈105能夠分別通過(guò)位置發(fā)送器與初級(jí)線圈101磁耦合，并且其中通過(guò)產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)能夠在第一次級(jí)線圈103中感生出第三電信號(hào)并且在第二次級(jí)線圈105中感生出第四電信號(hào)；變頻器107，用于將第三電信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一中間頻率信號(hào)并且用于將第四電信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二中間頻率信號(hào)，其中變頻器107能夠與第二電信號(hào)源連接；和戈澤爾濾波器組109，用于解調(diào)第一中間頻率信號(hào)，以便得到第一解調(diào)信號(hào)，并且用于解調(diào)第二中間頻率信號(hào)，以便得到第二解調(diào)信號(hào)。

位置發(fā)送器能夠包括無(wú)源振蕩回路和/或金屬元件、如金屬靶或通過(guò)無(wú)源振蕩回路和/或金屬元件、如金屬靶形成。此外，第一電信號(hào)源能夠包括或形成載波頻率發(fā)生器。第二電信號(hào)源此外能夠包括或形成本機(jī)振蕩器（lo）。例如，相應(yīng)的電信號(hào)源包括頻率發(fā)生器、振蕩回路和/或電壓控制的振蕩器、如電壓控制振蕩器（vco）。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，第一電信號(hào)源和第二電信號(hào)源能夠與主振蕩器連接或可連接，借助于所述主振蕩器可產(chǎn)生參考信號(hào)。

相應(yīng)的頻率能夠預(yù)先確定或者能夠借助于操作元件、如按鍵、旋鈕或雙列直插式封裝（dip）開(kāi)關(guān)元件、相應(yīng)的電信號(hào)源來(lái)調(diào)節(jié)。例如，相應(yīng)的頻率為100khz、250khz、500khz、750khz、1mhz、2.5mhz、5mhz、7.5mhz、10mhz、25mhz、50mhz、75mhz、100mhz、250mhz、500mhz、750mhz或1ghz。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，第二頻率能夠小于或大于第一頻率。

初級(jí)線圈101和相應(yīng)的次級(jí)線圈103、105能夠形成差分變壓器或者包括在差分變壓器中。

變頻器107能夠包括混合器，其用于將第三電信號(hào)和/或第四電信號(hào)轉(zhuǎn)換到更低的中間頻率范圍中。此外，戈澤爾濾波器組109能夠包括濾波元件、如戈澤爾濾波器，其用于根據(jù)戈澤爾算法解調(diào)第一中間頻率信號(hào)和/或第二電的中間頻率信號(hào)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，在感應(yīng)式距離和角度傳感裝置中，如在位置傳感器100中，能夠使用基于傳遞器的傳感器，該傳感器的次級(jí)輸出參量為初級(jí)側(cè)的載波頻率、如第一頻率的根據(jù)位置發(fā)送器或角度發(fā)送器進(jìn)行幅度調(diào)制的電壓。因此，在次級(jí)側(cè)，能夠出現(xiàn)利用載波的所謂的雙邊帶幅度調(diào)制（am）。隨后，通過(guò)精確解調(diào)經(jīng)幅度調(diào)制的次級(jí)電壓和根據(jù)選擇的特定測(cè)量方法的進(jìn)一步處理，能夠推斷出絕對(duì)距離或角度。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，位置傳感器100的工作原理可以基于對(duì)次級(jí)電壓的差值的分析，諸如在永磁式線性非接觸位移（plcd）法中，其中耦合的軟磁芯的位置能夠用作為位置發(fā)送器，或者在線性感應(yīng)式位置傳感器（lips）中，其中軟磁芯中的永磁體或飽和區(qū)能夠標(biāo)定位置。所述傳感器通常由芯材料決定地借助在khz范圍中的相對(duì)低的載波頻率、如第一頻率運(yùn)行。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，位置傳感器100的工作原理能夠基于下述方法，在所述方法中，初級(jí)線圈101和/或相應(yīng)的次級(jí)線圈103、105的繞組根據(jù)特定的單義的圖案實(shí)施，使得借助相應(yīng)的位置發(fā)送器或地點(diǎn)發(fā)送器、例如具有渦流效應(yīng)的短路小板，在次級(jí)側(cè)能夠得出具有雙邊帶am與載波的不變的相關(guān)系的正弦形的和余弦形的包絡(luò)線。通過(guò)被承載的正弦和余弦函數(shù)的am解調(diào)，通過(guò)反正切函數(shù)能夠計(jì)算位置發(fā)送器的位置或地點(diǎn)。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，初級(jí)線圈101或使用的傳遞器能夠以無(wú)芯并且具有少量初級(jí)繞組的方式實(shí)施，例如實(shí)施為印刷線圈。在此，第一頻率或載波頻率能夠由出現(xiàn)的小的初級(jí)主電感決定地大部分位于低的mhz范圍中，由此保證初級(jí)線圈100或傳遞器的傳遞效率的最低限度。在載波頻率更低的情況下，變壓比能夠明顯更差地下降并且不再主要由機(jī)械構(gòu)造、如初級(jí)/次級(jí)繞組比和耦合度、而是首先由初級(jí)線圈101的參量、如初級(jí)主電感或其阻抗確定。隨后關(guān)注在例如1mhz之上的高頻（hf）范圍中的第一頻率或載波頻率的所述應(yīng)用。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，作為精確解調(diào)器能夠使用模擬乘法器形式的相干解調(diào)的同步解調(diào)器。所述同步解調(diào)器能夠在所關(guān)注的高頻范圍中提供技術(shù)上的和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗鐾浇庹{(diào)器一方面能夠相對(duì)簡(jiǎn)單地制造和集成，并且另一方面借助于所述同步解調(diào)器能夠在所述頻率范圍中實(shí)現(xiàn)模擬的精確解調(diào)。在該上下文中，精確解調(diào)表示：如果am信號(hào)的調(diào)制度非常大地降低，即次級(jí)側(cè)的信號(hào)混合在確定的時(shí)刻能夠非常小地降低，那么消息信息與載波本身無(wú)失真地分離。在所述解調(diào)器中能夠通過(guò)下述方式發(fā)生同步的調(diào)制過(guò)程：雙邊帶am利用具有附加的載波振蕩的載波進(jìn)行調(diào)制，其頻率和相位對(duì)應(yīng)于在具有載波的雙邊帶am中的初始頻率和相位。

根據(jù)另一實(shí)施方式，乘法器能夠具有下述傳遞函數(shù)：

其中ude表示從乘法器輸出的電信號(hào)的電壓值，um表示第三電信號(hào)或第四點(diǎn)信號(hào)的電壓值，ulo表示第二電信號(hào)的電壓值，并且t表示時(shí)間。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，能夠通過(guò)下式得出具有載波的要解調(diào)的am信號(hào)：

其中m表示調(diào)制度。此外，通過(guò)能夠得到具有相對(duì)于初始載波振蕩采取相移的第二電信號(hào)或附加的載波振蕩。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，能夠?qū)de（t）和ulo（t）輸送給同步解調(diào)器。同步解調(diào)器的輸出信號(hào)能夠通過(guò)下式得出：

所述計(jì)算示出，除了在解調(diào)乘積的譜中的進(jìn)行調(diào)制的信號(hào)振蕩之外，還能夠出現(xiàn)關(guān)于載波振蕩的二倍頻的邊側(cè)振蕩。所述邊側(cè)振蕩能夠在信號(hào)處理的隨后進(jìn)程中通過(guò)低通濾波器抑制。此外能夠識(shí)別的是，這樣獲得的信號(hào)振蕩的幅度不僅僅取決于初始的調(diào)制信號(hào)，而是同樣能夠取決于附加載波相對(duì)于初始載波的相移。相差的波動(dòng)能夠作為相應(yīng)的解調(diào)信號(hào)中的幅度變化來(lái)察覺(jué)。在相移為90°的奇數(shù)倍時(shí)，信號(hào)幅度能夠變成零。從中可見(jiàn)，相干同步解調(diào)中的相位具有何種意義。此外，在忽視相條件的情況下能夠出現(xiàn)解調(diào)錯(cuò)誤。

圖2示出通過(guò)雙邊帶am與載波和相同頻率和相位的附加載波的相正確的相乘進(jìn)行的同步解調(diào)的轉(zhuǎn)換過(guò)程的定性譜圖。

在圖2中示出轉(zhuǎn)換過(guò)程的譜圖。具有載波信號(hào)的次級(jí)側(cè)的兩個(gè)雙邊帶am能夠通過(guò)同步解調(diào)器解調(diào)。此外，繪制同步解調(diào)器的輸入信號(hào)201和輸出信號(hào)203。

在第一變型形式中，從初級(jí)載波信號(hào)中導(dǎo)出附加載波。關(guān)于相誤差的無(wú)錯(cuò)誤的解調(diào)在該變型形式中在下述情況下得出：傳遞器的傳遞路徑絲毫不產(chǎn)生相移，所述傳遞器能夠通過(guò)初級(jí)線圈101和相應(yīng)的次級(jí)線圈103、105形成。次級(jí)側(cè)的相位關(guān)于載波相位的每次變化能夠使解調(diào)結(jié)果失真，所述載波相位也能夠完全是距離、角度、溫度或時(shí)間相關(guān)的。

在第二變型形式中，附加載波從具有載波信號(hào)的次級(jí)側(cè)的雙邊帶am中還原，由此理論上通過(guò)傳遞器造成的相誤差不再能夠產(chǎn)生影響。在此，從am信號(hào)中還原載波能夠是耗費(fèi)的，尤其當(dāng)調(diào)制度非常大、例如接近1時(shí)如此，并且因此信號(hào)混合短暫地變小，使得還原能夠加難，由此本來(lái)有利的同步解調(diào)器因此實(shí)際上能夠呈現(xiàn)簡(jiǎn)單的非相干包絡(luò)線解調(diào)器的性能和精度。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，在位置傳感器100中能夠使用am解調(diào)法，所述am解調(diào)法能夠完全副載波無(wú)關(guān)地并且因此相無(wú)關(guān)地工作，但是盡管如此能夠提供同步解調(diào)器也能夠表現(xiàn)出的精度，只要正確設(shè)定所提到的附加條件。提供所述可能性的方法是所謂的非相干的am解調(diào)法。

圖3示出變頻器107的功能原理。此外，繪制載波振蕩器301、本機(jī)振蕩器303和選擇性的中間頻率放大器305。載波振蕩器301能夠被構(gòu)造用于發(fā)出具有頻率ft的電信號(hào)。此外，本機(jī)振蕩器303能夠被構(gòu)造用于發(fā)出具有頻率flo的電信號(hào)。此外，變頻器107能夠包括混合器并且被構(gòu)造用于發(fā)出具有混合頻率f混合的電信號(hào)。此外，選擇性的中間頻率放大器305能夠包括帶通濾波器并且被構(gòu)造用于發(fā)出具有頻率fzf的電信號(hào)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，可以使用借助于變頻器107或混合器到更低的中間頻率范圍zf中的頻率轉(zhuǎn)換，和隨后的借助非相干解調(diào)法的am解調(diào)。與在關(guān)聯(lián)的分頻中不同地，在頻率混合時(shí)，初始調(diào)制的信息能夠完全保持不變，所述分頻借助矩形信號(hào)工作并且通過(guò)所述分頻在更低的頻率中也能夠?qū)崿F(xiàn)處理。

圖3借助框圖示出功能原理：余弦形的載波頻率ft和本機(jī)振蕩器303的余弦形的輔助頻率flo在變頻器107中混合。變頻器107能夠如理想的乘法器那樣表現(xiàn)，其中在輸出側(cè)，混合頻率f混合表現(xiàn)成輸入頻率的和頻率和差頻率。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，為了優(yōu)化混合器效率，可以將變頻器107設(shè)計(jì)成開(kāi)關(guān)混合器，在所述開(kāi)關(guān)混合器中，本機(jī)振蕩器信號(hào)是時(shí)間對(duì)稱(chēng)的矩形信號(hào)。

在考慮時(shí)間對(duì)稱(chēng)的矩形振蕩與余弦形的載波信號(hào)相乘的傅里葉級(jí)數(shù)的情況下，其中在此從未調(diào)制的余弦信號(hào)出發(fā)，變頻器107的輸出信號(hào)能夠在時(shí)域中如下表達(dá)：

通過(guò)應(yīng)用加法定理得出：

一旦轉(zhuǎn)換到中間頻率（zf）范圍中，簡(jiǎn)單的和成本適宜的放大、濾波和解調(diào)的全部可能性可供使用。更高級(jí)次的混合乘積和可能的載波余數(shù)和lo余數(shù)能夠通過(guò)zf帶濾波器、如選擇性的中間放大器305的帶通濾波器抑制。

從具有單獨(dú)的優(yōu)缺點(diǎn)的多個(gè)實(shí)際可用的混合器原理中，下面應(yīng)示例性地使用對(duì)稱(chēng)的推挽開(kāi)關(guān)混合器，所述推挽開(kāi)關(guān)混合器對(duì)于位置傳感器100的所力求的頻率范圍而言非常接近在上文中提到的理想的混合器。

在ft和flo的對(duì)稱(chēng)的信號(hào)輸入時(shí)，能夠得到變頻器107或混合器，所述變頻器或混合器在成本非常低的情況下的特征在于高的載波抑制、低的混合損耗和即使在高的輸入信號(hào)的情況下除了預(yù)期的混合乘積之外不產(chǎn)生其他的新的頻率的能力，所述新的頻率也許能夠在zf范圍中出現(xiàn)，并且由此具有高的大信號(hào)穩(wěn)定性。

圖4示出具有電路板401和位置發(fā)送器403的裝置。在電路板401上布置有初級(jí)線圈101、第一次級(jí)線圈103和第二次級(jí)線圈105。此外，位置發(fā)送器403、如靶包括共振的并聯(lián)振蕩回路，所述并聯(lián)振蕩回路具有線圈405和電容器407。

所述裝置為無(wú)鐵芯的平面變壓器。在固定的電路板401上安置有初級(jí)線圈101、例如激勵(lì)繞組和相應(yīng)的次級(jí)線圈103、105、例如傳感器繞組。

相應(yīng)的次級(jí)線圈103、105、如傳感器線圈每個(gè)本身布置成，使得在缺少位置發(fā)送器403的情況下保存初級(jí)線圈101或初級(jí)繞組的感生電壓。優(yōu)選地，這能夠通過(guò)下述繞組實(shí)現(xiàn)，所述繞組的繞組方向反轉(zhuǎn)。分別封閉的繞組的面積能夠始終是相等的?，F(xiàn)在，例如在低mhz范圍中的高頻率的交變電壓被提供到激勵(lì)繞組上。相應(yīng)的次級(jí)線圈103、105能夠在幾何形狀上布置成，使得其輸出信號(hào)是正弦和余弦變化曲線。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，與傳感器幾何形狀協(xié)調(diào)的金屬元件、如金屬靶為了確定位置可以被引導(dǎo)到電路板401之上，以便衰減相應(yīng)的次級(jí)線圈103、105的傳感器繞組的確定區(qū)域。所述衰減通過(guò)金屬元件中的感生渦流形成。相應(yīng)的輸出信號(hào)能夠從未衰減的相應(yīng)的次級(jí)線圈103、105的分量中得出。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，位置發(fā)送器403包括無(wú)源振蕩回路。所述無(wú)源振蕩回路能夠包括線圈405、如平面線圈和電容器407、如電容。此外，無(wú)源振蕩回路的共振頻率能夠與第一頻率、如初級(jí)線圈101的激勵(lì)頻率協(xié)調(diào)。所述技術(shù)能夠具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)能夠由以下得到：相應(yīng)的次級(jí)線圈103、105、如傳感器繞組的輸出信號(hào)不通過(guò)未衰減的分量得到。通過(guò)設(shè)計(jì)位置發(fā)送器403、例如靶以第一頻率共振，能夠?qū)崿F(xiàn)改進(jìn)的信號(hào)傳遞。品質(zhì)因子在此能夠是在金屬元件或金屬靶的情況下的10倍高。所述裝置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)能夠通過(guò)小的間距靈敏度得到。如已經(jīng)描述的那樣，位置發(fā)送器403、如lc靶的共振頻率設(shè)計(jì)到第一頻率上。在相對(duì)窄帶的頻率范圍中，相應(yīng)的次級(jí)線圈103、105、如傳感器線圈對(duì)位置發(fā)送器403、如靶的變化和位置做出反應(yīng)。如果第一頻率改變并且變動(dòng)到振蕩回路的共振頻率之外，那么位置傳感器100能夠喪失其效果。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，第一頻率能夠位于1.5mhz至6mhz的范圍中。在此，1.5mhz能夠大約標(biāo)記利用本變壓器構(gòu)造的感應(yīng)式測(cè)量原理的功能下限，而在此示例性地使用的對(duì)稱(chēng)的推挽開(kāi)關(guān)混合器能夠直至大約6mhz使用。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，在變頻器107中的轉(zhuǎn)換過(guò)程中得到的中間頻率（zf）頻率可以為fzf＜200khz。優(yōu)選地，zf頻率可以為fzf＜100khz，因?yàn)樾〉膠f頻率能夠明顯有助于簡(jiǎn)單的并且因此價(jià)格便宜的模擬的信號(hào)預(yù)處理。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，主要的信號(hào)處理、如非相干的am解調(diào)可以以數(shù)字的方式進(jìn)行。對(duì)此能夠使用微控制器、如μc并且最佳地充分利用微控制器，即除了數(shù)字信號(hào)處理之外，所述微控制器還能夠考慮用于其他任務(wù)，例如產(chǎn)生第一頻率和第二頻率，如載波頻率和本機(jī)振蕩器頻率。盡管原理上也能夠使用模擬解調(diào)器，通過(guò)使用微控制器能夠?qū)崿F(xiàn)成本降低。

圖5示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式的位置傳感器100的示意圖。位置傳感器100包括：初級(jí)線圈100；相應(yīng)的次級(jí)線圈103、105；具有兩個(gè)混合器501的變頻器107；兩個(gè)選擇性的中間頻率放大器305，所述中間頻率放大器分別包括帶通濾波器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器503；兩個(gè)用于信號(hào)窗口化的裝置505；具有兩個(gè)戈澤爾濾波器507的戈澤爾濾波器組109；兩個(gè)用于線性化的裝置509；兩個(gè)信號(hào)輸出端511；放大器513；主振蕩器515；兩個(gè)計(jì)時(shí)器517、519和合成器521。模數(shù)轉(zhuǎn)換器503、用于信號(hào)窗口化的裝置505、戈澤爾濾波器組109、用于線性化的裝置509、信號(hào)輸出端511、主振蕩器515和計(jì)時(shí)器517、519布置在微控制器523、如具有數(shù)字信號(hào)處理裝置的μc中。此外，初級(jí)線圈101和相應(yīng)的次級(jí)線圈103、105布置在電路板401上。

放大器513能夠形成初級(jí)控制裝置。此外，計(jì)時(shí)器519能夠形成第一電信號(hào)源。計(jì)時(shí)器517和合成器521此外能夠形成第二電信號(hào)源。此外，主振蕩器515能夠形成頻率發(fā)生器，該頻率發(fā)生器用于產(chǎn)生具有第三頻率的另一電信號(hào)。用于線性化的裝置509此外能夠被構(gòu)造用于執(zhí)行特性曲線修正。此外，信號(hào)輸出端511能夠是數(shù)字的或模擬的輸出接口。從第一次級(jí)線圈103出發(fā)的信號(hào)處理路徑此外能夠是正弦路徑，從第二次級(jí)線圈105出發(fā)的信號(hào)處理路徑此外能夠是余弦路徑。此外，電路板401、初級(jí)線圈101和相應(yīng)的次級(jí)線圈103、105能夠形成正弦/余弦傳遞器。

計(jì)時(shí)器519能夠被構(gòu)造用于發(fā)出具有第一頻率ft的第一電信號(hào)。此外，合成器能夠被構(gòu)造用于發(fā)出具有第二頻率flo的第二電信號(hào)。選擇性的中間頻率放大器305此外能夠分別被構(gòu)造用于發(fā)出具有頻率fzf的電信號(hào)。此外，計(jì)時(shí)器517能夠被構(gòu)造用于發(fā)出具有頻率fh的電信號(hào)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，在圖5中示出的位置傳感器100能夠是一種實(shí)現(xiàn)方案，該實(shí)現(xiàn)方案具有到另一數(shù)字信號(hào)處理的所謂的基帶中的頻率轉(zhuǎn)換?；鶐г谠撋舷挛闹斜硎荆和ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)換過(guò)程形成的zf頻率連同邊頻在下述頻率范圍中出現(xiàn)，所述頻率范圍能夠從0直至達(dá)到所使用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器503的采樣頻率的一半。因此，采樣過(guò)程能夠根據(jù)通用采樣定理無(wú)錯(cuò)誤地進(jìn)行。沿著信號(hào)流，在圖5中在左邊區(qū)域中首先布置已經(jīng)提及的傳遞器，該傳遞器的相應(yīng)的次級(jí)線圈103、105被實(shí)施為，使得通過(guò)未示出的位置發(fā)送器403的運(yùn)動(dòng)，得到載波振蕩在時(shí)域中的正弦形的或余弦形的包絡(luò)線。在初級(jí)側(cè)，能夠借助載波頻率發(fā)生器進(jìn)行控制。對(duì)具有正弦形或余弦形包絡(luò)線的信號(hào)的其他模擬處理對(duì)每個(gè)信號(hào)單獨(dú)在相應(yīng)的正弦路徑或余弦路徑中進(jìn)行，所述正弦路徑或余弦路徑能夠具有相同的特性。所承載的正弦信號(hào)首先在跟隨于此的混合器501中借助于具有第二頻率的第二電信號(hào)轉(zhuǎn)換到中間頻率范圍中。隨后的選擇性的中間頻率放大器305使信號(hào)一方面擺脫不期望的更高的混合乘積并且同樣能夠用作為在模數(shù)轉(zhuǎn)換器503中的隨后采樣過(guò)程的反混疊濾波器。此外，進(jìn)行電平調(diào)整，使得能夠充分地控制隨后的模數(shù)轉(zhuǎn)換器503。

圖6示出從高頻范圍到中間頻率范圍的頻率轉(zhuǎn)換的定性譜圖。例如，中間頻率范圍定義基帶。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，借助于從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換能夠以數(shù)字的方式進(jìn)行信號(hào)處理。所述信號(hào)處理此外能夠雙路徑地進(jìn)行，例如通過(guò)微控制器523或μc中的時(shí)分多路復(fù)用器。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，作為數(shù)字的am解調(diào)法能夠使用戈澤爾算法、如1點(diǎn)離散傅里葉變換（dft）。借助1點(diǎn)dft的計(jì)算，能夠以相當(dāng)簡(jiǎn)單的方式執(zhí)行幅度調(diào)制的zf信號(hào)的精確解調(diào)。此外，通過(guò)戈澤爾算法的使用得到下述優(yōu)點(diǎn)：

?能夠進(jìn)行選擇性的解調(diào)過(guò)程，其數(shù)字濾波器借助一次性固定選擇并且不可移動(dòng)調(diào)節(jié)的參數(shù)能夠是對(duì)模擬zf濾波器的補(bǔ)充。

?基于過(guò)采樣和抽取的原理，能夠借助戈澤爾算法根據(jù)參數(shù)化進(jìn)行整個(gè)信號(hào)質(zhì)量的明顯改進(jìn)。更高的有效數(shù)字分辨率能夠帶來(lái)測(cè)量參量的信噪比的收益。

?靈活地選擇戈澤爾參數(shù)：dft的重要參數(shù)、諸如塊數(shù)量n能夠直接地影響過(guò)采樣的程度并且因此不僅影響信號(hào)質(zhì)量、而且影響戈澤爾濾波器的帶寬。相反，重要的傳感器參數(shù)、諸如am-zf信號(hào)的最大的要處理的調(diào)制頻率或傳播時(shí)間、如群延時(shí)相反。這是為了表明物理參量的變化作為測(cè)量結(jié)果所需的時(shí)間，物理參量的無(wú)錯(cuò)誤的檢測(cè)同樣例如與塊數(shù)量n相關(guān)。通過(guò)戈澤爾參數(shù)的靈活定義，在此能夠使折中容易。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，能夠有利的是，在戈澤爾濾波器組109或戈澤爾濾波器507的上游接入用于信號(hào)窗口化的裝置505、如信號(hào)塊“窗口化”。自身產(chǎn)生的頻率、諸如被轉(zhuǎn)換的載波能夠選擇到zf層面中，使得其頻率始終是采樣頻率的整數(shù)倍或因子，并且因此在沒(méi)有特殊的窗函數(shù)的情況下能夠被無(wú)錯(cuò)誤地處理，而這通常不適用于zf位置中的am信號(hào)的邊頻。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，邊頻能夠由要感測(cè)的物理參量確定并且因此與采樣頻率成任意關(guān)系。這尤其能夠在使用矩形窗口（等同于沒(méi)有特殊的窗函數(shù)）時(shí)在較高的調(diào)制頻率下如am的載波的邊頻那樣引起線性失真：根據(jù)am調(diào)制頻率，通過(guò)戈澤爾濾波器507能夠進(jìn)行加權(quán)，使得將具有高幅度的靠近載波的低的頻率解調(diào)，更高的遠(yuǎn)離載波的頻率然而具有有時(shí)明顯更低的幅度。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，窗函數(shù)的類(lèi)型能夠決定性地一起確定戈澤爾濾波器507關(guān)于選擇性的通過(guò)表現(xiàn)、如邊沿陡度、但是也有通過(guò)區(qū)域的可用寬度。換言之，可以概括地說(shuō)，窗函數(shù)除了正確選擇的塊長(zhǎng)度n之外確定以戈澤爾濾波器505的形式的數(shù)字am解調(diào)器的振幅特性曲線。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，進(jìn)一步的數(shù)字信號(hào)處理能夠通過(guò)用于線性化的裝置509或用于線性化解調(diào)的正弦或余弦函數(shù)的級(jí)來(lái)補(bǔ)充完整，所述級(jí)能夠以數(shù)字方式尤其簡(jiǎn)單地實(shí)施。簡(jiǎn)單的方法、諸如分段線性的近似能夠示出可概覽的附加的計(jì)算耗費(fèi)。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，在信號(hào)輸出端511上、如在輸出接口上，可以將解調(diào)的正弦和余弦信號(hào)以模擬的方式或數(shù)字的方式輸出以用于進(jìn)一步處理。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，由于將戈澤爾算法用作解調(diào)法，可以基于下述點(diǎn)選擇使用的或出現(xiàn)的頻率：

?全部參與信號(hào)處理過(guò)程的頻率，如相應(yīng)電信號(hào)的相應(yīng)頻率、載波頻率、本機(jī)振蕩器頻率、采樣頻率和/或數(shù)字信號(hào)處理的脈沖頻率，能夠由共同的時(shí)基、如主振蕩器515導(dǎo)出。由此結(jié)合戈澤爾算法能夠產(chǎn)生下述優(yōu)點(diǎn)，使得主振蕩器515的頻率偏差雖然作用于zf頻率的絕對(duì)值，然后最后關(guān)于解調(diào)的結(jié)果能夠沒(méi)有影響地保持。戈澤爾濾波器507的中間頻率能夠由所產(chǎn)生的頻率彼此間的固定的耦合決定地成比例地出現(xiàn)，使得其與zf頻率重合。戈澤爾濾波器507在所述情況下因此能夠?yàn)樵谝欢ǔ潭壬弦黄疬\(yùn)行的濾波器，所述濾波器調(diào)整到zf頻率上。

?通過(guò)混合出現(xiàn)的zf頻率在信號(hào)處理時(shí)能夠在基帶中位于頻率范圍0＜fzf＜fs/2中，以便滿足采樣定理。在靠近0或靠近采樣頻率的一半布置時(shí)，能夠考慮：zf信號(hào)為具有邊頻的調(diào)制信號(hào)，所述邊頻也能夠滿足上述條件。

?采樣頻率能夠是zf頻率的整數(shù)倍。由此能夠簡(jiǎn)化戈澤爾濾波器507的尺寸設(shè)計(jì)。此外能夠?qū)崿F(xiàn)，轉(zhuǎn)換到zf位置中的載波始終與戈澤爾濾波器507的通過(guò)區(qū)域的中間頻率重合。由zf信號(hào)中的邊頻關(guān)于戈澤爾濾波器507的通過(guò)區(qū)域的不對(duì)稱(chēng)的位置決定地，解調(diào)信號(hào)的非線性失真在此能夠避免或至少減小。

例如設(shè)定下述值。所述值隨后用作為其他從所述值導(dǎo)出的并且調(diào)整的頻率的基礎(chǔ)：

主振蕩器515的主脈沖頻率：fmc=24mhz。

用于各兩個(gè)路徑的采樣頻率：fs=160khz。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，通過(guò)將所述組件集成到微控制器523中，能夠成本更適宜地制造位置傳感器100，尤其當(dāng)微控制器523的在圖5中示出的計(jì)時(shí)器517、519能夠直接用于產(chǎn)生載波頻率ft和合成器521、如本機(jī)振蕩器的頻率flo時(shí)如此。因?yàn)槲⒖刂破?23內(nèi)部的計(jì)時(shí)器517、519僅產(chǎn)生下述頻率，所述頻率從主脈沖頻率除以整數(shù)的除數(shù)因子得出，所以已經(jīng)得到近似的計(jì)算，使得在沒(méi)有附加耗費(fèi)的情況下不能滿足關(guān)于zf頻率和最小載波頻率的位置的上述條件。出于上述原因所力求的實(shí)際的小的zf頻率于是能夠在下述情況下實(shí)現(xiàn)：

?用于根據(jù)關(guān)系和產(chǎn)生ft和flo的除數(shù)因子div1和div2盡可能地大；并且

?div1和div2得到差值1：。。

可見(jiàn)，即使在選擇的因子為div1=16ft=1.5mhz和div2=17flo≈1.412mhz時(shí)，根據(jù)低的載波頻率和在div1和div2之間的差值1，關(guān)于zf頻率的要求可能已經(jīng)不合適，因?yàn)榈贸觯篺zf=ft-flo=1.5mhz-1.412mhz≈88.24khz。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，為了實(shí)現(xiàn)足夠小的zf頻率，能夠使用“p-q頻率合成”。在此，合適的lo頻率通過(guò)輔助頻率fh的整數(shù)因子q倍獲得，所述輔助頻率與力求的zf頻率是頻率相等的。輔助頻率之前能夠通過(guò)借助因子p從載波頻率分頻獲得，其中適用：ip-qi=1。為了找到對(duì)應(yīng)于上述條件的頻率情況，能夠如下進(jìn)行：

?選擇相應(yīng)于要求的zf頻率；

?選擇第一頻率或載波頻率ft，所述第一頻率或載波頻率不僅滿足要求，而且是所選擇的zf頻率的整數(shù)倍；和

?計(jì)算整數(shù)因子并且q=p±1。p∈；q∈。

上述流程圖可不受限地應(yīng)用，而從多個(gè)可能的頻率組合中能夠找出借助明顯更小的倍數(shù)因子q同樣能夠滿足全部條件的頻率組合。較小的因子q能夠減小電路耗費(fèi)進(jìn)而節(jié)約成本。

例如，頻率ft=4mhz和fzf=32khz是這樣的組合。輔助頻率在此不位于32khz，而是能夠是多倍，以便達(dá)到flo=4.032mhz的lo頻率，也從192khz開(kāi)始進(jìn)行。因此能夠滿足對(duì)參與的頻率的全部要求。

圖7示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的合成器521的示意圖。合成器521能夠被構(gòu)造為倍頻器并且用于發(fā)出信號(hào)和時(shí)間對(duì)稱(chēng)的矩形信號(hào)。此外，合成器包括鑒相器701、環(huán)路濾波器703、如低通濾波器、電壓控制的振蕩器705、如電壓控制振蕩器（vco）、觸發(fā)器707、如d觸發(fā)器和分頻器709。

鑒相器701能夠接收具有頻率fh的電信號(hào)。此外，電壓控制的振蕩器705能夠發(fā)出具有頻率42fh的電信號(hào)。觸發(fā)器707此外能夠發(fā)出具有頻率21fh的兩個(gè)電信號(hào)。此外，分頻器709能夠被構(gòu)造用于將進(jìn)入的電信號(hào)的頻率除以因子42。

載波頻率ft=4mhz和輔助頻率fh=192khz如在圖5中示出的那樣能夠直接經(jīng)由微控制器523的計(jì)時(shí)器517、519產(chǎn)生，而192khz增倍成4.032mhz=flo例如能夠借助在圖7中示出的合成器521、如pll頻率合成器進(jìn)行。在此，電壓控制的振蕩器705的輸出頻率能夠?yàn)楸容^頻率fh的整數(shù)倍，其中增倍因子能夠由處于反饋回路中的分頻器的除數(shù)因子確定。出于純實(shí)際原因，因子q不如需要的那樣為q=21，而是為q=42。這由于下述事實(shí)：為了控制混合器501，優(yōu)選使用信號(hào)和時(shí)間對(duì)稱(chēng)的矩形信號(hào)。位于合成器523的輸出端上的觸發(fā)器707能夠在不對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)的情況下可供使用。因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用觸發(fā)器707能夠借助因子2進(jìn)行分頻，所以在觸發(fā)器707的輸出端處具有正確頻率和信號(hào)形狀的lo信號(hào)能夠可用。

圖8示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式的合成器521的示意圖。合成器521能夠被構(gòu)造為諧波倍頻器并且用于發(fā)出信號(hào)和時(shí)間對(duì)稱(chēng)的矩形信號(hào)。此外，合成器包括兩個(gè)選擇性的限幅器放大器801、803和觸發(fā)器707，所述限幅器放大器能夠分別包括帶通濾波器。

選擇性的限幅器放大器801能夠接收具有頻率fh的電信號(hào)，具有中間頻率f中間=7fh并且發(fā)出具有頻率7fh的電信號(hào)。此外，選擇性的限幅器放大器803能夠具有中間頻率f中間=6*7fh并且發(fā)出具有頻率42fh的電信號(hào)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，借助于諧波倍頻器能夠執(zhí)行用于整數(shù)倍頻的有效的方法，特別在僅產(chǎn)生一個(gè)固定頻率時(shí)如此。在此，能夠利用以下?tīng)顩r，即在脈沖形的輔助頻率fh中在占空比≠50%時(shí)在譜上觀察通常也能夠包含基本頻率fh的偶數(shù)倍和奇數(shù)倍。此外lo頻率flo也能夠?qū)儆诖?。借助于選擇性協(xié)調(diào)的放大級(jí)、如選擇性的限幅器放大器801、803，能夠?qū)⑺鲋C波分離出并且繼續(xù)處理。為了將對(duì)選擇性的限幅器放大器801、803的選擇性的要求保持得小，能夠在區(qū)間中加倍。圖8示出關(guān)于在此示出的示例的應(yīng)用。倍數(shù)因子分解成：fh·6·7=fh·42=2·flo。觸發(fā)器707也能夠在此在利用為2的分頻因子的情況下負(fù)責(zé)具有正確的本機(jī)振蕩器頻率flo的完美對(duì)稱(chēng)的矩形信號(hào)。

圖9示出從高頻范圍到中間頻率范圍中的兩級(jí)的頻率轉(zhuǎn)換的定性譜圖。視圖包括第一示意譜901、第二示意譜903和第三示意譜905。

在此，從高頻范圍到第一中間頻率范圍中的頻率轉(zhuǎn)換、如從第一示意譜901到第二示意譜903的過(guò)渡中示出的那樣和隨后從第一中間頻率范圍到第二中間頻率范圍、如到數(shù)字基帶中的轉(zhuǎn)換通過(guò)欠采樣進(jìn)行。這在從第二示意譜903到第三示意譜905的過(guò)渡中示出。在圖9中示出的視圖中，第三示意譜905相對(duì)于第一示意譜901和第二示意譜903具有不同的頻率標(biāo)度。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，位置傳感器100的效率能夠通過(guò)使用欠采樣法進(jìn)一步提高，其中向下混合的zf頻率不直接出現(xiàn)在數(shù)字基帶中。合成器521、如單獨(dú)的頻率合成器能夠如下文中示出的那樣在此取消。欠采樣法中的基礎(chǔ)是不僅在展開(kāi)0至fs/2的頻率區(qū)的基帶中、而且在頻率寬度f(wàn)s/2的無(wú)縫排列離散地再現(xiàn)的更高的頻率區(qū)中模數(shù)轉(zhuǎn)換器503的由采樣決定地通常得到的靈敏度。所述更高的區(qū)中的信號(hào)頻率在之前使用的直接基帶處理中為所謂的混疊頻率，所述混疊頻率能夠引起信息失真，只要所述混疊頻率不被充分抑制。如果進(jìn)行欠采樣，那么將信號(hào)有意地置于更高的頻率區(qū)中，由此使得盡管數(shù)字信號(hào)處理的低頻的采樣頻率卻能夠使用高頻的信號(hào)。欠采樣的過(guò)程也能夠解釋為頻率轉(zhuǎn)換。采樣器在該情況下為變頻器107、如混合級(jí)。借助通過(guò)采樣頻率fs示出的脈沖形的本機(jī)振蕩器頻率，轉(zhuǎn)換能夠根據(jù)：fzf2=ifs-fzf1i進(jìn)行，其中fzf1為欠采樣的信號(hào)，并且fzf2為通過(guò)欠采樣轉(zhuǎn)換到數(shù)字基帶中的信號(hào)。所述方程能夠是有效的，只要fzf1位于第三示意譜905中的頻率區(qū)2或3中。在較高的頻率區(qū)中，能夠考慮屬于相應(yīng)的區(qū)的n倍的采樣頻率。因?yàn)橥ㄟ^(guò)采樣頻率的諧波多倍時(shí)的整數(shù)因子n進(jìn)行到數(shù)字基帶中的轉(zhuǎn)換，所以在欠采樣中也談及諧波采樣。所參與的頻率和轉(zhuǎn)換過(guò)程的剛才提到的關(guān)系在圖9中變得清楚：從第一示意譜901向第二示意譜903的過(guò)渡是通過(guò)與本機(jī)振蕩器頻率的混合實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)換過(guò)程，其中出現(xiàn)第一（模擬的）中間頻率fzf1，而在第三示意譜905中，在頻率標(biāo)度改變時(shí)，通過(guò)下述方式示出欠采樣過(guò)程：位于區(qū)3中進(jìn)而高于采樣頻率的fzf1通過(guò)欠采樣轉(zhuǎn)化到數(shù)字基帶中。適用的是方程fzf2=ifs-fzf1i。所出現(xiàn)的第二中間頻率fzf2是對(duì)進(jìn)一步的數(shù)字信號(hào)處理決定性的頻率，要設(shè)定的參數(shù)可以遵循所述頻率。因?yàn)榈诙f首先與以模擬的方式提供的第一zf無(wú)關(guān)、而是僅由采樣頻率fs和fzf1的位置的關(guān)系確定，所以fzf2也能夠稱(chēng)作為fzf1的解釋頻率。為了欠采樣法或采樣通常能夠無(wú)干擾地并且在沒(méi)有信息異化的情況下應(yīng)用，能夠滿足一些前提條件：

?能夠遵循根據(jù)奈奎斯特的通用采樣定理，所述采樣定理移植到所述應(yīng)用上表明：fs＞2·bfzf1，其中bfzf1為fzf1的帶寬。

?盡管是決定性的方面，沒(méi)有結(jié)論涉及關(guān)于譜中的第一zf頻率的位置的采樣定理。在此適用：zf信號(hào)能夠盡可能居中地、如在中心布置在第三示意譜905的頻率區(qū)中。fzf1與超過(guò)區(qū)邊界的邊頻的相交是不允許的并且盡管遵循帶寬條件fs＞2·bfzf1仍會(huì)引起信息失真。

在圖9中在第三示意譜905中同樣繪制的在欠采樣區(qū)之內(nèi)的白色的不對(duì)稱(chēng)的梯形應(yīng)一方面代表沒(méi)有超過(guò)區(qū)邊界的寬帶信號(hào)的正確位置。另一方面，在位于在此為偶數(shù)的頻率區(qū)中的欠采樣的信號(hào)中，可以識(shí)別伴隨著欠采樣出現(xiàn)的具有到基帶中的轉(zhuǎn)換的頻率翻轉(zhuǎn)。頻率翻轉(zhuǎn)的效果可能對(duì)在此討論的位置傳感器100或距離/角度傳感器沒(méi)有意義，因?yàn)閍m調(diào)制的zf信號(hào)從譜的角度來(lái)看始終是對(duì)稱(chēng)的。根據(jù)理論在理想采樣的情況下不存在關(guān)于朝更高頻率欠采樣的程度的限制。此外，借助于第一電信號(hào)或載波信號(hào)能夠執(zhí)行位于hf位置中的雙邊帶am的直接欠采樣。之前執(zhí)行的頻率轉(zhuǎn)換、如從第一示意譜901到第二示意譜903中的轉(zhuǎn)換于是能夠取消。hf位置中的信號(hào)能夠直接借助于欠采樣轉(zhuǎn)換到數(shù)字基帶中。然而，通常在應(yīng)用欠采樣法時(shí)應(yīng)該考慮多個(gè)限制：

?采樣器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器503的模擬部分能夠被構(gòu)造用于對(duì)在欠采樣中部分明顯更高的輸入頻率無(wú)錯(cuò)誤地進(jìn)行處理。通常，這在不明確地為欠采樣安排的模數(shù)轉(zhuǎn)換器中不被滿足。

?采樣脈沖的抖動(dòng)能夠引起模數(shù)轉(zhuǎn)換器503的有效分辨率的減小。這在應(yīng)用欠采樣時(shí)能夠被特別考慮，因?yàn)樵诖颂幚砭哂胁蓸用}沖的多倍諧波的消息信號(hào)，所述諧波在其方面也能夠具有原始抖動(dòng)的多倍。作為結(jié)果，因此能夠伴隨著有效分辨率的敏感的降低或換言之限制動(dòng)態(tài)范圍。

?為了無(wú)干擾地使用欠采樣法，可以如在上文中已經(jīng)解釋的那樣，執(zhí)行消息信號(hào)到欠采樣區(qū)上的限制。隨著增大的欠采樣因子，如在與在第三示意譜905中相比更高的欠采樣區(qū)中，混疊帶通濾波器與類(lèi)似的模擬濾波器相比能夠更無(wú)效并且成本更密集。因?yàn)榕c欠采樣的程度無(wú)關(guān)地，區(qū)范圍的寬度始終為fs/2。

由在上文中描述的限制決定地，優(yōu)選地能夠選擇1至2的欠采樣因子，由此要采樣的信號(hào)通常出現(xiàn)在圖9中的第三示意譜905中的頻率區(qū)2至3中。

圖10示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式的位置傳感器的示意圖。位置傳感器100的在圖10中示出的實(shí)施方式與位置傳感器100的在圖5中示出的實(shí)施方式的不同之處僅在于取消合成器521。此外，計(jì)時(shí)器517能夠被構(gòu)造用于發(fā)出例如具有頻率flo的第二電信號(hào)。

此外，圖10圖解說(shuō)明位置傳感器100、如感應(yīng)式位置傳感器的功能組，該位置傳感器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器503在此能夠以欠采樣的方式數(shù)字地繼續(xù)處理第一zf，如zf層面上的am信號(hào)。所述位置傳感器在工作原理上基本上遵循在圖5中示出的原理的框圖。

此外，圖10示出位置傳感器100、如高頻位置傳感器的框圖，該位置傳感器具有頻率轉(zhuǎn)換和隨后的數(shù)字信號(hào)解調(diào)。通過(guò)欠采樣，能夠?qū)崿F(xiàn)載波頻率和lo頻率的非常簡(jiǎn)單的產(chǎn)生。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，全部外部頻率能夠由在微控制器523中集成的計(jì)時(shí)器517、519產(chǎn)生。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，關(guān)于產(chǎn)生的載波頻率和本機(jī)振蕩器頻率和其與其他內(nèi)部頻率的關(guān)系，可以通過(guò)在此同樣使用的戈澤爾算法作為am解調(diào)器，為了避免錯(cuò)誤，與在上文中所陳述的相似地提出苛刻的要求。用于欠采樣時(shí)的頻率處理的示例性的要求通過(guò)下述內(nèi)容得出：

?載波頻率范圍：1.5mhz＜ft＜6mhz。

?zf范圍，如第一zffzf1的位置：fzf1＜200khz，優(yōu)選為：fzf1＜100khz。

?全部參與信號(hào)處理過(guò)程的頻率能夠由中心時(shí)基導(dǎo)出。固定的頻率耦合使戈澤爾濾波器507在此也又用作為zf同步一起運(yùn)行的濾波器。

?主振蕩器515的主脈沖頻率：fmc=24mhz。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，此外能夠得到其他或匹配的要求，所述要求特別在使用欠采樣法時(shí)負(fù)責(zé)無(wú)干擾的運(yùn)行：

?與在上文中描述的相似，采樣頻率fs能夠?yàn)閦f頻率的、在此在特殊情況下為第二zffzf2或解釋頻率的整數(shù)倍。因?yàn)樵谇凡蓸臃ㄖ袑?duì)于數(shù)字信號(hào)處理決定性的頻率是fzf2，要設(shè)定的參數(shù)能夠遵循所述頻率，所以在此正確的尺寸設(shè)計(jì)也負(fù)責(zé)：轉(zhuǎn)換到第二zf位置中的載波能夠始終與戈澤爾濾波器507的通過(guò)區(qū)域的中間頻率重合。

?另一個(gè)要求能夠通過(guò)所謂的區(qū)對(duì)稱(chēng)（zs）得出。如在上文中已經(jīng)表明的那樣，根據(jù)可能性，能夠?qū)⒌谝粃f頻率fzf1居中地轉(zhuǎn)換到欠采樣區(qū)中，如在第三示意譜905中示出的那樣。居中的位置、或由此產(chǎn)生的與禁止的鄰區(qū)、如混疊頻率對(duì)稱(chēng)的間距能夠表示根據(jù)正弦或余弦包絡(luò)線的頻率調(diào)制zf載波的消息信號(hào)的最大可能的帶寬。此外，fzf1在欠采樣區(qū)中的居中的位置允許模擬的fzf1反混疊帶通濾波器的更簡(jiǎn)單進(jìn)而更價(jià)格便宜的構(gòu)型，所述帶通濾波器與fzf1靠近區(qū)邊界時(shí)相比能夠是選擇性更少的。區(qū)對(duì)稱(chēng)能夠以數(shù)字的方式說(shuō)明并且因此可通過(guò)下述方式預(yù)定義：商由采樣頻率fs和第二zf頻率fzf2、如解釋頻率形成。能夠適用的是：。在參與的頻率的隨后的尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，zs能夠采用值3、4或5。例如，zs=4為具有fzf1的區(qū)居中位置的最優(yōu)值，而zs=3或zs=5視為具有在區(qū)范圍之內(nèi)的輕微中心偏移的第一zf。能夠允許所述值，以便在隨后尋找合適的頻率組合時(shí)使可用的結(jié)果的數(shù)量不過(guò)小。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，高頻位置傳感器的尺寸設(shè)計(jì)能夠基于下述內(nèi)容進(jìn)行：不僅產(chǎn)生第一頻率或載波頻率ft用于初級(jí)控制，而且產(chǎn)生第二頻率或本機(jī)振蕩器與微控制器523的內(nèi)部計(jì)時(shí)器517、519的疊加頻率flo。為了檢查所述假設(shè)是否是有意義的，能夠借助于系統(tǒng)查找圖基于在上文中提供的要求詢(xún)問(wèn)全部適合的頻率組合。在此，能夠確定最佳的組合。為了在此并非不必要地限制可能的解決方案的數(shù)量，能夠允許所使用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的全部可特別設(shè)定的采樣頻率fs。

例如，如下選擇參數(shù)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)位置傳感器100的有效的運(yùn)行：

?載波頻率ft=1.5mhz=fmc/16；本機(jī)振蕩器頻率flo≈1.412mhz；

?第一zf頻率：fzf1≈88.2353khz；

?采樣頻率fzf1≈117.647khz

?fzf2≈29.411khz；和

?區(qū)對(duì)稱(chēng)zs=4。

附圖標(biāo)記列表：

100位置傳感器

101初級(jí)線圈

103第一次級(jí)線圈

105第二次級(jí)線圈

107變頻器

108戈澤爾濾波器組

201輸入信號(hào)

203輸出信號(hào)

301載波振蕩器

303本機(jī)振蕩器

305選擇性的中間頻率放大器

401電路板

403位置發(fā)送器

405線圈

407電容器

501混合器

503模數(shù)轉(zhuǎn)換器

505用于信號(hào)窗口化的裝置

507戈澤爾濾波器

509用于線性化的裝置

511信號(hào)輸出端

513放大器

515主振蕩器

517計(jì)時(shí)器

519計(jì)時(shí)器

521合成器

523微控制器

701鑒相器

703環(huán)路濾波器

705電壓控制的振蕩器

707觸發(fā)器

709分頻器

801選擇性的限幅器放大器

803選擇性的限幅器放大器

901第一示意譜

903第二示意譜

905第三示意譜