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一種雙混頻時差測量方法及測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙混頻時差測量方法及測量系統(tǒng)。本發(fā)明通過選取一個不間斷的公共源信號，由兩個計數(shù)器分別實時獲取該公共源信號的時間計數(shù)值，在參考信號和被測信號的上升沿分別到來時，分別獲取當前兩個計數(shù)器的時間計數(shù)值，使參考信號和被測信號的上升沿個數(shù)對齊，并使與對齊個數(shù)相對應(yīng)的兩個時間計數(shù)值相減，即可得出準確的時差值，根據(jù)該準確的時差值可計算出其他的頻差、相差和阿倫方差等。本發(fā)明這種采用公共源信號的方式，可解決傳統(tǒng)異或門方式在沿重疊或兩個沿時差小于硬件響應(yīng)時間時不能進行準確測量的問題，即解決了雙混頻時差測量過程中常存在的周期模糊現(xiàn)象。總之，采用本發(fā)明可以實現(xiàn)低成本、快速、準確、實時、無限制地進行測量。
【專利說明】—種雙混頻時差測量方法及測量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙混頻時差法，具體地說是一種雙混頻時差測量方法及測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]雙混頻時差法是D.ff.Allan在上世紀70年代提出的測量高穩(wěn)定度原子鐘的方法，發(fā)展到今天其已經(jīng)成為對單一頻率測量準確度最高的方法，國際上許多先進的時間頻率實驗室均采用這一方法進行時標的測量。
[0003]在雙混頻時差測量過程中常存在周期模糊現(xiàn)象。周期模糊現(xiàn)象是指在雙混頻時差系統(tǒng)比對時，參考信號和被測信號由于存在頻率偏差，隨著長時間的測量，參考信號和被測信號會發(fā)生重合或者周期跳轉(zhuǎn)，進而導(dǎo)致測量不準的現(xiàn)象。
[0004]傳統(tǒng)的方法采用時間間隔計數(shù)器測量時差，其工作原理是將被測信號Fin和參考信號Ref整形成低頻信號，后經(jīng)D觸發(fā)器，再用一個異或門，以獲取兩個信號沿之間的時差。但是，由于計數(shù)器中的電路延時大于500ps，系統(tǒng)的分辨率大于lOOps，如果兩個時差小于IOOps就不能準確測量。如圖1所示，圖中示出了參考信號Ref和被測信號Fin的信號沿之間的時差，分別為Λ tl、A t2、A t3、A t4和Λ t5/，但是，由于Λ tl小于IOOps,隨著時間的推移，系統(tǒng)在Λ t5'處將不能分辨出此時差是參考信號Ref的上升沿和下降沿之間的時差，導(dǎo)致計數(shù)器漏掉一次測量，最終使得測量結(jié)果不準確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一就是提供一種雙混頻時差測量方法，以解決在雙混頻時差測量過程中常存在周期模糊現(xiàn)象的問題。
[0006]本發(fā)明的目的之二就是提供一種雙混頻時差測量系統(tǒng)，以實現(xiàn)快速、準確、實時地進行時差測量。
[0007]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種雙混頻時差測量方法，包括如下步驟:
a、選取一個不間斷的公共源信號；
b、采用第一計數(shù)器和第二計數(shù)器分別實時獲取所述公共源信號的頻率計數(shù)并轉(zhuǎn)換為時間計數(shù)；
C、判斷參考信號和被測信號的上升沿是否到來，如果所述參考信號和所述被測信號的上升沿均未到來，則繼續(xù)執(zhí)行步驟c ;如果有任一信號的上升沿到來或者兩個信號的上升沿均到來時，則執(zhí)行步驟d;
d、當所述參考信號的上升沿到來時，由第一鎖存器對當前所述第一計數(shù)器所獲取的時間計數(shù)值進行鎖存，并由第三計數(shù)器對所述參考信號上升沿的個數(shù)進行計數(shù)，計數(shù)結(jié)果由第三鎖存器進行鎖存；當所述被測信號的上升沿到來時，由第二鎖存器對當前所述第二計數(shù)器所獲取的時間計數(shù)值進行鎖存，并由第四計數(shù)器對所述被測信號上升沿的個數(shù)進行計數(shù)，計數(shù)結(jié)果由第四鎖存器進行鎖存； e、讀取所述參考信號和所述被測信號的上升沿到來時的時間計數(shù)值，同時讀取所述參考信號和所述被測信號的上升沿個數(shù)，并將所讀取的數(shù)據(jù)存入存儲器內(nèi)；
f、使所述存儲器內(nèi)所述參考信號上升沿的個數(shù)與所述被測信號上升沿的個數(shù)對齊；
g、從所述存儲器內(nèi)提取與所述參考信號和所述被測信號對齊個數(shù)相對應(yīng)的時間計數(shù)值進行運算處理，得到時差值；
h、根據(jù)所述時差值計算頻差、相差和阿倫方差，并將計算結(jié)果存入所述存儲器內(nèi)；
1、執(zhí)行步驟C。
[0008]在所述步驟h與所述步驟i之間還包括有如下步驟:
j、判斷所述存儲器內(nèi)所存儲的數(shù)據(jù)是否達到存儲器容量的上限，如果是，則執(zhí)行步驟k;如果否，則執(zhí)行步驟i ;
k、刪除所述存儲器內(nèi)對齊位置之前的數(shù)據(jù)，使剩余數(shù)據(jù)從所述對齊位置處前移，之后執(zhí)行步驟i。
[0009]在所述步驟e與所述步驟f之間還包括有如下步驟:
1、判斷所述第一計數(shù)器、所述第二計數(shù)器、所述第三計數(shù)器和所述第四計數(shù)器中是否有數(shù)據(jù)溢出，若任一計數(shù)器中有數(shù)據(jù)溢出，則執(zhí)行步驟m;如果所有計數(shù)器中均未數(shù)據(jù)溢出，則執(zhí)行步驟f;
m、對于有數(shù)據(jù)溢出的計數(shù)器，使其中的計數(shù)變量累加一個該計數(shù)器的滿值，之后執(zhí)行步驟f。
[0010]本發(fā)明所提供的雙混頻時差測量方法具有如下優(yōu)點:
第一，本發(fā)明通過選取一個不間斷的公共源信號，由兩個計數(shù)器分別實時獲取該公共源信號的時間計數(shù)值，在參考信號和被測信號的上升沿分別到來時，分別獲取當前兩個計數(shù)器的時間計數(shù)值，使參考信號和被測信號的上升沿個數(shù)對齊，并使與對齊個數(shù)相對應(yīng)的兩個時間計數(shù)值相減，即可得出準確的時差值。這種采用公共源信號的方式，完美地解決了傳統(tǒng)異或門方式在沿重疊或兩個沿時差小于硬件響應(yīng)時間時不能進行準確測量的問題，即解決了雙混頻時差測量過程中常存在的周期模糊現(xiàn)象，而且對時差測量的脈沖寬度沒有任何限制。
[0011]第二，參考信號或被測信號的上升沿到來時，也即發(fā)生中斷時；基于中斷嵌套原理，因此本發(fā)明測量過程中不會丟掉任何一個時差測量，時差測量可實現(xiàn)無間隙實時采樣。加之本發(fā)明采用對參考信號和被測信號上升沿的個數(shù)進行統(tǒng)計，并使個數(shù)一一對齊，因此實現(xiàn)了真正意義上的時差對齊，省去了傳統(tǒng)技術(shù)中對階梯式周期變化進行補齊處理的步驟和對實際周期進行測量的步驟，同時也使得時差測量更加準確、快速。
[0012]第三，本發(fā)明可實時監(jiān)測計數(shù)器的溢出情況，并在有溢出時及時使計數(shù)變量累加一個該計數(shù)器的滿值。這種處理方式是基于計數(shù)器周期是一個固定數(shù)值的原理進行的，通過這種處理可實現(xiàn)在周期模糊區(qū)域進行無縫銜接，很好地解決了傳統(tǒng)方式處理周期模糊現(xiàn)象時所產(chǎn)生的誤差。
[0013]第四，在存儲器容量達到上限時，通過刪減對齊位置之前的數(shù)據(jù)，可避免存儲器內(nèi)數(shù)據(jù)過多造成的溢出及運算速度的減慢。除此之外，本發(fā)明還可以對各計數(shù)器中進行周期累加的變量進行周期性裁剪，這種處理方法也可避免變量過大造成的溢出及運算速度的減慢，同時由于周期性裁剪變量，所以累加變量沒有上限，不會溢出，如果選擇適當，同時有足夠的存儲空間，理論上可以無限制的進行測量，沒有時間上限的限制。
[0014]本發(fā)明還提供了一種雙混頻時差測量系統(tǒng)，包括計數(shù)單元、鎖存單元、單片機和存儲器；所述計數(shù)單元連接所述鎖存單元，所述鎖存單元連接所述單片機，所述單片機連接所述存儲器；
所述計數(shù)單元包括第一計數(shù)器、第二計數(shù)器、第三計數(shù)器和第四計數(shù)器；所述鎖存單元包括第一鎖存器、第二鎖存器、第三鎖存器和第四鎖存器；所述第一計數(shù)器與所述第一鎖存器相接，所述第二計數(shù)器與所述第二鎖存器相接，所述第三計數(shù)器與所述第三鎖存器相接，所述第四計數(shù)器與所述第四鎖存器相接；
所述第一計數(shù)器和所述第二計數(shù)器分別用來實時獲取公共源信號的頻率計數(shù)并轉(zhuǎn)換為時間計數(shù)；
所述第一鎖存器用于在參考信號的上升沿到來時對當前所述第一計數(shù)器所獲取的時間計數(shù)值進行鎖存；
所述第二鎖存器用于在被測信號的上升沿到來時對當前所述第二計數(shù)器所獲取的時間計數(shù)值進行鎖存；
所述第三計數(shù)器用于在參考信號的上升沿到來時對當前所述參考信號上升沿的個數(shù)進行計數(shù)；
所述第四計數(shù)器用于在被測信號的上升沿到來時對當前所述被測信號上升沿的個數(shù)進行計數(shù)；
所述第三鎖存器用于在參考信號的上升沿到來時對當前所述第三計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果進行鎖存；
所述第四鎖存器用于在被測信號的上升沿到來時對當前所述第四計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果進行鎖存；
所述單片機包括第一判斷單元、數(shù)據(jù)讀取單元、個數(shù)對齊單元和計算單元；
所述第一判斷單元用于實時判斷參考信號和被測信號的上升沿是否到來；
所述數(shù)據(jù)讀取單元用于從所述鎖存單元中讀取參考信號和被測信號的上升沿到來時的時間計數(shù)值以及參考信號和被測信號的上升沿個數(shù)，并將所讀取的數(shù)據(jù)存入所述存儲器內(nèi)；
所述個數(shù)對齊單元用于使所述存儲器內(nèi)所述參考信號上升沿的個數(shù)與所述被測信號上升沿的個數(shù)對齊；
所述計算單元用于從所述存儲器內(nèi)提取與所述參考信號和所述被測信號對齊個數(shù)相對應(yīng)的時間計數(shù)值進行運算處理，得到時差值，之后根據(jù)所述時差值計算頻差、相差和阿倫方差，并將計算結(jié)果存入所述存儲器內(nèi)。
[0015]所述單片機還包括第二判斷單元和數(shù)據(jù)刪減單元；
所述第二判斷單元用于判斷所述存儲器內(nèi)所存儲的數(shù)據(jù)是否達到存儲器容量的上
限；
所述數(shù)據(jù)刪減單元用于在所述第二判斷單元的判斷結(jié)果為是時刪除所述存儲器內(nèi)對齊位置之前的數(shù)據(jù)，使剩余數(shù)據(jù)從所述對齊位置處前移。
[0016]所述單片機還包括第三判斷單元和計數(shù)變量累加單元；
所述第三判斷單元用于判斷所述第一計數(shù)器、所述第二計數(shù)器、所述第三計數(shù)器和所述第四計數(shù)器中是否有數(shù)據(jù)溢出；
所述計數(shù)變量累加單元用于在所述第三判斷單元判斷出任一計數(shù)器中有數(shù)據(jù)溢出時，使該溢出數(shù)據(jù)的計數(shù)器中的計算變量累加一個該計數(shù)器的滿值。
[0017]本發(fā)明所提供的雙混頻時差測量系統(tǒng)，可以實現(xiàn)快速、實時地進行時差測量，可完全解決參考信號和被測信號之間存在頻率偏差時的比對測量問題，保證了測量的準確性。而且，本發(fā)明理論上可以實現(xiàn)任意不同頻點的比對測量，測量時間可以無限長。再有，本發(fā)明與現(xiàn)有的測量系統(tǒng)相比，可節(jié)省硬件成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是傳統(tǒng)采用時間間隔計數(shù)器測量時差產(chǎn)生誤差的原理示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明雙混頻時差測量系統(tǒng)中計數(shù)單元和鎖存單元的結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]圖3是本發(fā)明測量時差的原理示意圖。
[0021]圖4是本發(fā)明雙混頻時差測量方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1，一種雙混頻時差測量系統(tǒng)。
[0023]本發(fā)明所提供的雙混頻時差測量系統(tǒng)包括計數(shù)單元、鎖存單元、單片機和存儲器。計數(shù)單元連接鎖存單元，鎖存單元連接單片機，單片機連接存儲器。
[0024]如圖2所示，圖中示出了計數(shù)單元和鎖存單元的結(jié)構(gòu)框圖。計數(shù)單元包括第一計數(shù)器、第二計數(shù)器、第三計數(shù)器和第四計數(shù)器；鎖存單元包括第一鎖存器、第二鎖存器、第三鎖存器和第四鎖存器。第一計數(shù)器與第一鎖存器相接，第二計數(shù)器與第二鎖存器相接，第三計數(shù)器與第三鎖存器相接，第四計數(shù)器與第四鎖存器相接。
[0025]第一計數(shù)器和第二計數(shù)器分別用來實時獲取公共源信號O的頻率計數(shù)并轉(zhuǎn)換為時間計數(shù)。第一鎖存器用于在參考信號Ref的上升沿到來時對當前第一計數(shù)器所獲取的時間計數(shù)值進行鎖存，該時間計數(shù)值即為參考信號Ref的時間計數(shù)值，第一鎖存器可將該數(shù)據(jù)輸出；參考信號Ref的上升沿到來時即為參考信號Ref中斷時。第二鎖存器用于在被測信號Fin的上升沿到來時對當前第二計數(shù)器所獲取的時間計數(shù)值進行鎖存，該時間計數(shù)值即為被測信號Fin的時間計數(shù)值，第二鎖存器可將該數(shù)據(jù)輸出；被測信號Fin的上升沿到來時即為被測信號Fin中斷時。
[0026]第三計數(shù)器用于在參考信號Ref的上升沿到來時對當前參考信號Ref上升沿的個數(shù)進行計數(shù)；第三鎖存器用于對第三計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果進行鎖存，并可輸出參考信號Ref的上升沿個數(shù)。第四計數(shù)器用于在被測信號Fin的上升沿到來時對當前被測信號Fin上升沿的個數(shù)進行計數(shù)；第四鎖存器用于對第四計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果進行鎖存，并可輸出被測信號Fin的上升沿個數(shù)。
[0027]單片機包括第一判斷單元、數(shù)據(jù)讀取單元、個數(shù)對齊單元和計算單元。
[0028]第一判斷單元用于實時判斷參考信號和被測信號的上升沿是否到來。
[0029]數(shù)據(jù)讀取單元用于從鎖存單元中讀取參考信號和被測信號的上升沿到來時的時間計數(shù)值以及參考信號和被測信號的上升沿個數(shù)，并將所讀取的數(shù)據(jù)存入存儲器內(nèi)。
[0030]個數(shù)對齊單元用于使存儲器內(nèi)參考信號上升沿的個數(shù)與被測信號上升沿的個數(shù)對齊，即使參考信號的第I個上升沿與被測信號的第I個上升沿對齊，使參考信號的第2個上升沿與被測信號的第2個上升沿對齊，依此類推。
[0031]計算單元用于從存儲器內(nèi)提取與參考信號和被測信號對齊個數(shù)相對應(yīng)的時間計數(shù)值進行運算處理，得到時差值，之后根據(jù)時差值，再結(jié)合閘門時間，計算頻差、相差和阿倫方差等，最后將計算結(jié)果存入存儲器內(nèi)。如圖3所示，選取與對齊個數(shù)相對應(yīng)的時間計數(shù)值，即:使參考信號Ref的第I個上升沿時間計數(shù)值Trl對應(yīng)被測信號Fin的第I個上升沿時間計數(shù)值Tf I，參考信號Ref的第2個上升沿時間計數(shù)值Tr2對應(yīng)被測信號Fin的第2個上升沿時間計數(shù)值Tf2，依此類推，Tr3對應(yīng)Tf3，Tr4對應(yīng)Tf4，Tr5對應(yīng)Tf5，……;則時差值為Λ tl=Trl-Tfl，A t2=Tr2-Tf2，......。
[0032]單片機還可以包括第二判斷單元、數(shù)據(jù)刪減單元、第三判斷單元和計數(shù)變量累積單元。
[0033]第二判斷單元用于判斷存儲器內(nèi)所存儲的數(shù)據(jù)是否達到存儲器容量的上限；數(shù)據(jù)刪減單元用于在第二判斷單元的判斷結(jié)果為是時刪除存儲器內(nèi)對齊位置之前的數(shù)據(jù)，使剩余數(shù)據(jù)從對齊位置處前移。
[0034]第三判斷單元用于判斷第一計數(shù)器、第二計數(shù)器、第三計數(shù)器和第四計數(shù)器中是否有數(shù)據(jù)溢出；計數(shù)變量累加單元用于在第三判斷單元判斷出任一計數(shù)器中有數(shù)據(jù)溢出時，使該溢出數(shù)據(jù)的計數(shù)器中的計算變量累加一個該計數(shù)器的滿值。
[0035]當然，單片機還可以包括第四判斷單元和變量裁剪單元。第四判斷單元用于判斷第一計數(shù)器、第二計數(shù)器、第三計數(shù)器和第四計數(shù)器中的計數(shù)變量是否達到容量的上限；變量裁剪單元用于在第四判斷單元判斷出任一計數(shù)器中的計數(shù)變量達到容量的上限時，對該計數(shù)器中周期累加的變量進行周期性裁剪。
[0036]實施例2，一種雙混頻時差測量方法。
[0037]如圖4所示，本發(fā)明所提供的雙混頻時差測量方法包括如下步驟:
①初始化參數(shù)，選取一個不間斷的公共源信號作為持續(xù)時間測量的基準信號。
[0038]②采用第一計數(shù)器和第二計數(shù)器分別實時獲取公共源信號的頻率計數(shù)并轉(zhuǎn)換為時間計數(shù)。
[0039]③判斷參考信號和被測信號的上升沿是否到來，可采用兩個中斷源分別獲取參考信號和被測信號的上升沿來產(chǎn)生中斷，通過判斷參考信號和被測信號是否中斷進而判斷上升沿是否到來；如果參考信號和被測信號的上升沿均未到來，則繼續(xù)執(zhí)行步驟③；如果有任一信號的上升沿到來或者兩個信號的上升沿均到來時，則執(zhí)行步驟④。
[0040]④當參考信號的上升沿到來時，由第一鎖存器對當前第一計數(shù)器所獲取的時間計數(shù)值進行鎖存，并由第三計數(shù)器對參考信號上升沿的個數(shù)進行計數(shù)，計數(shù)結(jié)果由第三鎖存器進行鎖存；當被測信號的上升沿到來時，由第二鎖存器對當前第二計數(shù)器所獲取的時間計數(shù)值進行鎖存，并由第四計數(shù)器對被測信號上升沿的個數(shù)進行計數(shù)，計數(shù)結(jié)果由第四鎖存器進行鎖存。
[0041]本步驟中當參考信號上升沿到來時將當前第一計數(shù)器的計數(shù)值進行鎖存，當被測信號上升沿到來時將當前第二計數(shù)器的計數(shù)值進行鎖存，從而可以在后續(xù)被相應(yīng)程序隨時讀取。
[0042]⑤當參考信號上升沿產(chǎn)生中斷時因為第一鎖存器中已經(jīng)將第一計數(shù)器當前計數(shù)值進行了鎖存，所以程序可以隨時進行讀取，而被測信號產(chǎn)生中斷時也可實時進行數(shù)據(jù)讀取，同時可以讀取此時參考信號和被測信號的上升沿個數(shù)。本步驟即是讀取參考信號和被測信號的上升沿到來時的時間計數(shù)值及參考信號和被測信號的上升沿個數(shù)，并將所讀取的數(shù)據(jù)存入存儲器內(nèi)。
[0043]⑥判斷第一計數(shù)器、第二計數(shù)器、第三計數(shù)器和第四計數(shù)器中是否有數(shù)據(jù)溢出，如果任何一個計數(shù)器中出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出現(xiàn)象，則執(zhí)行步驟⑦；如果所有計數(shù)器中均未出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出現(xiàn)象，則執(zhí)行步驟⑧。
[0044]⑦對于有數(shù)據(jù)溢出的計數(shù)器，使其中的計數(shù)變量累加一個該計數(shù)器的滿值，之后執(zhí)行步驟⑧。
[0045]⑧使存儲器內(nèi)參考信號上升沿的個數(shù)與被測信號上升沿的個數(shù)對齊，即:使參考信號的第I個上升沿與被測信號的第I個上升沿對齊，使參考信號的第2個上升沿與被測信號的第2個上升沿對齊，依此類推。
[0046]⑨從存儲器內(nèi)提取與參考信號和被測信號對齊個數(shù)相對應(yīng)的時間計數(shù)值進行運算處理，得到時差值。
[0047]具體可參見圖3，選取與對齊個數(shù)相對應(yīng)的時間計數(shù)值，即:使參考信號Ref的第I個上升沿時間計數(shù)值Trl對應(yīng)被測信號Fin的第I個上升沿時間計數(shù)值Tfl，參考信號Ref的第2個上升沿時間計數(shù)值Tr2對應(yīng)被測信號Fin的第2個上升沿時間計數(shù)值Tf2，
依此類推，Tr3對應(yīng)Tf3, Tr4對應(yīng)Tf4, Tr5對應(yīng)Tf5,......;則時差值為Λ tl=Trl-Tfl,
Δ t2=Tr2-Tf2,......。
[0048]⑩根據(jù)時差值結(jié)合閘門時間，計算頻差、相差和阿倫方差等，并將計算結(jié)果存入存儲器內(nèi)。
[0049]?判斷存儲器內(nèi)所存儲的數(shù)據(jù)是否達到存儲器容量的上限，如果是，則執(zhí)行步驟?；如果否，則執(zhí)行步驟③。
[0050]?刪除存儲器內(nèi)對齊位置之前的數(shù)據(jù)，使剩余數(shù)據(jù)從對齊位置處前移，之后執(zhí)行
步驟③。
【權(quán)利要求】
1.一種雙混頻時差測量方法，其特征是，包括如下步驟: a、選取一個不間斷的公共源信號； b、采用第一計數(shù)器和第二計數(shù)器分別實時獲取所述公共源信號的頻率計數(shù)并轉(zhuǎn)換為時間計數(shù)； C、判斷參考信號和被測信號的上升沿是否到來，如果所述參考信號和所述被測信號的上升沿均未到來，則繼續(xù)執(zhí)行步驟c ;如果有任一信號的上升沿到來或者兩個信號的上升沿均到來時，則執(zhí)行步驟d; d、當所述參考信號的上升沿到來時，由第一鎖存器對當前所述第一計數(shù)器所獲取的時間計數(shù)值進行鎖存，并由第三計數(shù)器對所述參考信號上升沿的個數(shù)進行計數(shù)，計數(shù)結(jié)果由第三鎖存器進行鎖存；當所述被測信號的上升沿到來時，由第二鎖存器對當前所述第二計數(shù)器所獲取的時間計數(shù)值進行鎖存，并由第四計數(shù)器對所述被測信號上升沿的個數(shù)進行計數(shù)，計數(shù)結(jié)果由第四鎖存器進行鎖存； e、讀取所述參考信號和所述被測信號的上升沿到來時的時間計數(shù)值，同時讀取所述參考信號和所述被測信號的上升沿個數(shù)，并將所讀取的數(shù)據(jù)存入存儲器內(nèi)； f、使所述存儲器內(nèi)所述參考信號上升沿的個數(shù)與所述被測信號上升沿的個數(shù)對齊； g、從所述存儲器內(nèi)提取與所述參考信號和所述被測信號對齊個數(shù)相對應(yīng)的時間計數(shù)值進行運算處理，得到時差值； h、根據(jù)所述時差值計算頻差、相差和阿倫方差，并將計算結(jié)果存入所述存儲器內(nèi)； 1、執(zhí)行步驟C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙混頻時差測量方法，其特征是，在所述步驟h與所述步驟i之間還包括有如下步驟: j、判斷所述存儲器內(nèi)所存儲的數(shù)據(jù)是否達到存儲器容量的上限，如果是，則執(zhí)行步驟k;如果否，則執(zhí)行步驟i ; k、刪除所述存儲器內(nèi)對齊位置之前的數(shù)據(jù)，使剩余數(shù)據(jù)從所述對齊位置處前移，之后執(zhí)行步驟i。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙混頻時差測量方法，其特征是，在所述步驟e與所述步驟f之間還包括有如下步驟: 1、判斷所述第一計數(shù)器、所述第二計數(shù)器、所述第三計數(shù)器和所述第四計數(shù)器中是否有數(shù)據(jù)溢出，若任一計數(shù)器中有數(shù)據(jù)溢出，則執(zhí)行步驟m;如果所有計數(shù)器中均未數(shù)據(jù)溢出，則執(zhí)行步驟f; m、對于有數(shù)據(jù)溢出的計數(shù)器，使其中的計數(shù)變量累加一個該計數(shù)器的滿值，之后執(zhí)行步驟f。
4.一種雙混頻時差測量系統(tǒng)，其特征是，包括計數(shù)單元、鎖存單元、單片機和存儲器；所述計數(shù)單元連接所述 鎖存單元，所述鎖存單元連接所述單片機，所述單片機連接所述存儲器； 所述計數(shù)單元包括第一計數(shù)器、第二計數(shù)器、第三計數(shù)器和第四計數(shù)器；所述鎖存單元包括第一鎖存器、第二鎖存器、第三鎖存器和第四鎖存器；所述第一計數(shù)器與所述第一鎖存器相接，所述第二計數(shù)器與所述第二鎖存器相接，所述第三計數(shù)器與所述第三鎖存器相接，所述第四計數(shù)器與所述第四鎖存器相接；所述第一計數(shù)器和所述第二計數(shù)器分別用來實時獲取公共源信號的頻率計數(shù)并轉(zhuǎn)換為時間計數(shù)； 所述第一鎖存器用于在參考信號的上升沿到來時對當前所述第一計數(shù)器所獲取的時間計數(shù)值進行鎖存； 所述第二鎖存器用于在被測信號的上升沿到來時對當前所述第二計數(shù)器所獲取的時間計數(shù)值進行鎖存； 所述第三計數(shù)器用于在參考信號的上升沿到來時對當前所述參考信號上升沿的個數(shù)進行計數(shù)； 所述第四計數(shù)器用于在被測信號的上升沿到來時對當前所述被測信號上升沿的個數(shù)進行計數(shù)； 所述第三鎖存器用于在參考信號的上升沿到來時對當前所述第三計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果進行鎖存； 所述第四鎖存器用于在被測信號的上升沿到來時對當前所述第四計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果進行鎖存； 所述單片機包括第一判斷單元、數(shù)據(jù)讀取單元、個數(shù)對齊單元和計算單元； 所述第一判斷單元用于實時判斷參考信號和被測信號的上升沿是否到來； 所述數(shù)據(jù)讀取單元用于從所述鎖存單元中讀取參考信號和被測信號的上升沿到來時的時間計數(shù)值以及參考信號和被測信號的上升沿個數(shù)，并將所讀取的數(shù)據(jù)存入所述存儲器內(nèi)； 所述個數(shù)對齊單元用于使所述存儲器內(nèi)所述參考信號上升沿的個數(shù)與所述被測信號上升沿的個數(shù)對齊； 所述計算單元用于從所述存儲器內(nèi)提取與所述參考信號和所述被測信號對齊個數(shù)相對應(yīng)的時間計數(shù)值進行運算處理，得到時差值，之后根據(jù)所述時差值計算頻差、相差和阿倫方差，并將計算結(jié)果存入所述存儲器內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙混頻時差測量系統(tǒng)，其特征是，所述單片機還包括第二判斷單元和數(shù)據(jù)刪減單元； 所述第二判斷單元用于判斷所述存儲器內(nèi)所存儲的數(shù)據(jù)是否達到存儲器容量的上限； 所述數(shù)據(jù)刪減單元用于在所述第二判斷單元的判斷結(jié)果為是時刪除所述存儲器內(nèi)對齊位置之前的數(shù)據(jù)，使剩余數(shù)據(jù)從所述對齊位置處前移。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的雙混頻時差測量系統(tǒng)，其特征是，所述單片機還包括第三判斷單元和計數(shù)變量累加單元； 所述第三判斷單元用于判斷所述第一計數(shù)器、所述第二計數(shù)器、所述第三計數(shù)器和所述第四計數(shù)器中是否有數(shù)據(jù)溢出； 所述計數(shù)變量累加單元用于在所述第三判斷單元判斷出任一計數(shù)器中有數(shù)據(jù)溢出時，使該溢出數(shù)據(jù)的計數(shù)器中的計算變量累加一個該計數(shù)器的滿值。
【文檔編號】G01R23/14GK103869156SQ201410130410
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】鄧志成, 蘇志強, 杜向偉, 馮衛(wèi) 申請人:石家莊數(shù)英儀器有限公司