專利名稱：一種超高分辨率相位差測(cè)量的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于時(shí)間頻率信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高分辨率相位差測(cè)量技術(shù)在科學(xué)研究和工程實(shí)踐中都具有廣泛的應(yīng)用，在時(shí)頻測(cè)控領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。在電子測(cè)量中，示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等高精度測(cè)試儀器中都包含了高分辨率相位差測(cè)量模塊。工程應(yīng)用中的星地時(shí)間同步、導(dǎo)航定位、激光測(cè)距、通訊技術(shù)等領(lǐng)域也需要高分辨率的相位差測(cè)量技術(shù)。高分辨率相位差測(cè)量技術(shù)是保證測(cè)量比對(duì)、精密授時(shí)、導(dǎo)航定位等精度的核心技術(shù)。例如，在衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)建設(shè)和系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)中，時(shí)間相位同步是衛(wèi)星導(dǎo)航定位的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和一項(xiàng)基本性能，直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的精度，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在高精度時(shí)間頻率傳遞、同步以及測(cè)量等技術(shù)中，都需要有高分辨率的相位差測(cè)量和處理技術(shù)。隨著通訊、航空航天、導(dǎo)航定位等高科技領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，以及新型頻率基準(zhǔn)器，如超高穩(wěn)晶體振蕩器、原子鐘、噴泉鐘、光鐘等具有高穩(wěn)定度的頻率源設(shè)備不斷發(fā)展，例如，銫原子鐘的頻率準(zhǔn)確度可達(dá)10_13量級(jí)，一天的穩(wěn)定度可達(dá)10_15量級(jí)，對(duì)頻率的精密測(cè)量及頻率穩(wěn)定度的分析需求也不斷提高，需要更高準(zhǔn)確度的時(shí)頻基準(zhǔn)的測(cè)量和控制技術(shù)，對(duì)時(shí)頻信號(hào)的處理分辨率提出了越來(lái)越高的要求，高分辨率的相位差測(cè)量和比對(duì)方法的作用更重要。因此，高分辨率的相位差測(cè)量及比對(duì)新技術(shù)的深入研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)于具有相同標(biāo)稱值的頻率彳目號(hào)，在本質(zhì)上時(shí)間間隔和相位差具有相同的意義，因此國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的相位差測(cè)量技術(shù)都是將兩個(gè)同頻信號(hào)間的相位差看成短時(shí)間間隔來(lái)測(cè)量?，F(xiàn)有的常用相位差測(cè)量方法有直接計(jì)數(shù)法、模擬內(nèi)插法、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換法、游標(biāo)法、雙混頻時(shí)差法等。直接計(jì)數(shù)法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量范圍寬，但存在±I個(gè)計(jì)數(shù)誤差，測(cè)量精度不夠高。模擬內(nèi)插法和時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換法都是將直接計(jì)數(shù)法中的小于一個(gè)計(jì)數(shù)周期的短時(shí)間間隔進(jìn)一步高分辨率測(cè)量。模擬內(nèi)插法采用電容充放電法提高了測(cè)量分辨率，但測(cè)量分辨率受到填充時(shí)鐘頻率的限制，同時(shí)在被測(cè)信號(hào)頻率較高的情況下易受噪聲的干擾。時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換法和游標(biāo)法用延遲線法提高了測(cè)量分辨率，但測(cè)量分辨率受到延遲線的分辨率的限制，一般為百皮秒量級(jí)。雙混頻時(shí)差法利用中介晶體振蕩器測(cè)量相位差，分辨率可以達(dá)到皮秒量級(jí)，但受中介晶體振蕩器的影響，該方法具有較大的長(zhǎng)期測(cè)量漂移，不適合長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)測(cè)量。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有的相位差測(cè)量方法中存在的問(wèn)題，例如，直接計(jì)數(shù)法和模擬內(nèi)插法測(cè)量分辨率受限于填充時(shí)鐘頻率，存在±1個(gè)計(jì)數(shù)誤差；時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換法和游標(biāo)法的分辨率受限于延遲線的分辨率，存在延遲量化誤差、集成非線性、線路復(fù)雜；雙混頻時(shí)差法受中介晶體振蕩器的影響，存在較大的長(zhǎng)期測(cè)量漂移，不適合長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)測(cè)量等，本發(fā)明提供了一種具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量的方法及系統(tǒng)，該方法利用異頻信號(hào)間的雙相位重合檢測(cè)構(gòu)成測(cè)量閘門(mén)，對(duì)測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)的被測(cè)頻率和公共頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)測(cè)量相位差的方法，通過(guò)對(duì)測(cè)量閘門(mén)開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)附近的重合脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)得出相位差的修正值，從而實(shí)現(xiàn)超高分辨率的相位差測(cè)量。本發(fā)明的目的在于提供一種具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:被測(cè)頻率信號(hào)輸入模塊；參考頻率信號(hào)輸入模塊；與所述被測(cè)頻率信號(hào)輸入模塊相連接，用于對(duì)被測(cè)頻率信號(hào)進(jìn)行整形的第一信號(hào)整形模塊；與所述參考頻率信號(hào)輸入模塊相連接，用于產(chǎn)生公共頻率信號(hào)的直接數(shù)字式頻率合成器；與所述直接數(shù)字式頻率合成器相連接，用于對(duì)所述直接數(shù)字式頻率合成器產(chǎn)生的公共頻率信號(hào)進(jìn)行整形的第二信號(hào)整形模塊；與所述參考頻率信號(hào)輸入模塊相連接，用于對(duì)參考頻率信號(hào)進(jìn)行整形的第三信號(hào)整形模塊；與所述第一信號(hào)整形模塊及第二信號(hào)整形模塊相連接，用于對(duì)整形后的被測(cè)頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)進(jìn)行相位重合檢測(cè)及產(chǎn)生重合脈沖的第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路；與所述第二信號(hào)整形模塊及第三信號(hào)整形模塊相連接，用于對(duì)整形后的公共頻率信號(hào)及參考頻率信號(hào)進(jìn)行相位重合檢測(cè)及產(chǎn)生重合脈沖的第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路；與所述第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路及第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路相連接，用于將所述第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路輸出的信號(hào)作為開(kāi)門(mén)信號(hào)以及將所述第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路輸出的信號(hào)作為關(guān)門(mén)信號(hào)，并產(chǎn)生門(mén)時(shí)信號(hào)的門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路；與所述第一整形電路及門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路相連接，用于接收所述第一整形電路輸出的整形后的被測(cè)頻率信號(hào)及門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路輸出的門(mén)時(shí)信號(hào)，在門(mén)時(shí)信號(hào)的控制下對(duì)整形后的被測(cè)頻率信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)通與截止的第一與門(mén)；與所述第一與門(mén)相連接，用于在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)送入所述第一與門(mén)的被測(cè)頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的第一計(jì)數(shù)器；與所述第二整形電路及門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路相連接，用于接收所述第二整形電路輸出的整形后的公共頻率信號(hào)及門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路輸出的門(mén)時(shí)信號(hào)，在門(mén)時(shí)信號(hào)的控制下對(duì)整形后的公共頻率信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)通與截止的第二與門(mén)；與所述第二與門(mén)相連接，用于在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)送入所述第二與門(mén)的公共頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的第二計(jì)數(shù)器；與所述第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路及單片機(jī)相連接，用于接收整形后被測(cè)頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)經(jīng)所述第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的重合脈沖及所述單片機(jī)輸出的參考門(mén)時(shí)信號(hào)，在參考門(mén)時(shí)信號(hào)的控制下對(duì)整形后被測(cè)頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)經(jīng)所述第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的重合脈沖進(jìn)行導(dǎo)通與截止的第三與門(mén)；與所述第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路及單片機(jī)相連接，用于接收整形后參考頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)經(jīng)所述第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的重合脈沖及所述單片機(jī)輸出的參考門(mén)時(shí)信號(hào)，在參考門(mén)時(shí)信號(hào)的控制下對(duì)整形后參考頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)經(jīng)所述第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的重合脈沖進(jìn)行導(dǎo)通與截止的第四與門(mén)；與所述第一與門(mén)相連接，用于對(duì)在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)輸入第一與門(mén)的被測(cè)頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的第一計(jì)數(shù)器；與所述第二與門(mén)相連接，用于對(duì)在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)輸入第二與門(mén)的公共頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的第二計(jì)數(shù)器；與所述第三與門(mén)相連接，用于對(duì)在參考門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)輸入第三與門(mén)的、并由所述第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的重合脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的第三計(jì)數(shù)器；與所述第四與門(mén)相連接，用于對(duì)在參考門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)輸入第四與門(mén)的、并由所述第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的重合脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的第四計(jì)數(shù)器；與所述第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器、第三計(jì)數(shù)器及第四計(jì)數(shù)器相連接，用于接收所述第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器、第三計(jì)數(shù)器及第四計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并獲得被測(cè)頻率信號(hào)與參考頻率信號(hào)相位差的單片機(jī)。進(jìn)一步，該系統(tǒng)還設(shè)置有:與所述門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路相連接，用于對(duì)門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路進(jìn)行適當(dāng)時(shí)間延遲的延時(shí)控制電路。本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量的方法，該方法包括以下步驟:由參考頻率為&的信號(hào)產(chǎn)生公共頻率為f。的信號(hào)，將被測(cè)頻率為fx的信號(hào)和公共頻率為f。的信號(hào)輸入到第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路，相位重合點(diǎn)作為測(cè)量閘門(mén)開(kāi)門(mén)信號(hào)；將參考頻率為&的信號(hào)和公共頻率為f。的信號(hào)輸入第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路，相位重合點(diǎn)作為測(cè)量閘門(mén)關(guān)門(mén)信號(hào)；在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)分別對(duì)被測(cè)頻率為fx的信號(hào)和公共頻率為f。的信號(hào)計(jì)數(shù)，同時(shí)，對(duì)被測(cè)頻率為fx的信號(hào)和公共頻率為f。的信號(hào)以及參考頻率為fo的信號(hào)和公共頻率為f。的信號(hào)的相位重合脈沖分別計(jì)數(shù)，將所有計(jì)數(shù)值輸入單片機(jī)，求得被測(cè)頻率為fx的信號(hào)和參考頻率為fo的信號(hào)的相位差。進(jìn)一步，參考頻率為&的信號(hào)與被測(cè)頻率為fx的信號(hào)同頻、具有相同的周期，但存在一定相位差。進(jìn)一步，該方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟為:參考頻率為&的信號(hào)與被測(cè)頻率為fx的信號(hào)同頻、具有相同的周期Ttl，但存在一定相位差；參考頻率為&的信號(hào)作為參考時(shí)鐘控制直接數(shù)字式頻率合成器產(chǎn)生公共頻率為f。的信號(hào)，要求Qftl,周期記為T(mén)。;
將被測(cè)頻率為fx的信號(hào)與公共頻率為f。的信號(hào)整形后送入第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路，將參考頻率為&的信號(hào)及公共頻率為f。的信號(hào)整形后送入第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路；第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路的輸出分為兩路，一路送到門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路，作為門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路的開(kāi)門(mén)信號(hào)，另一路送到第三與門(mén)；第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路的輸出分為兩路，一路送到門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路，作為門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路的關(guān)門(mén)信號(hào)，另一路送到第四與門(mén)；門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路的輸出分別送到第一與門(mén)和第二與門(mén)，控制第一與門(mén)和第二與門(mén)的打開(kāi)與關(guān)閉；第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器分別對(duì)送入第一與門(mén)和第二與門(mén)的被測(cè)頻率為fx的信號(hào)與公共頻率為f。的信號(hào)在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為Nx和N。；單片機(jī)產(chǎn)生參考門(mén)時(shí)用以控制第三與門(mén)和第四與門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉，第三計(jì)數(shù)器和第四計(jì)數(shù)器分別對(duì)送入第三與門(mén)和第四與門(mén)的重合脈沖在參考門(mén)時(shí)內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為
N3 和 N4 ；將所有計(jì)數(shù)值Nx、N。、N3和N4送入單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到最終的相位差。本發(fā)明提供的具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量的方法及系統(tǒng)，第一信號(hào)整形模塊對(duì)被測(cè)頻率信號(hào)進(jìn)行整形，直接數(shù)字式頻率合成器根據(jù)輸入的參考頻率信號(hào)產(chǎn)生公共頻率信號(hào)，第二信號(hào)整形模塊對(duì)公共頻率信號(hào)進(jìn)行整形，第三信號(hào)整形模塊對(duì)參考頻率信號(hào)進(jìn)行整形，第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路對(duì)整形后的被測(cè)頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)進(jìn)行相位重合檢測(cè)及產(chǎn)生重合脈沖，第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路對(duì)整形后的公共頻率信號(hào)及參考頻率信號(hào)進(jìn)行相位重合檢測(cè)及產(chǎn)生重合脈沖，門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路將第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路輸出的信號(hào)作為開(kāi)門(mén)信號(hào)以及將第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路輸出的信號(hào)作為關(guān)門(mén)信號(hào)，并產(chǎn)生門(mén)時(shí)信號(hào)，第一計(jì)數(shù)器對(duì)在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)送入第一與門(mén)的被測(cè)頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，第二計(jì)數(shù)器對(duì)在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)送入第二與門(mén)的公共頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，第三計(jì)數(shù)器對(duì)在參考門(mén)時(shí)內(nèi)送入第三與門(mén)的重合脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，第四計(jì)數(shù)器對(duì)在參考門(mén)時(shí)內(nèi)送入第四與門(mén)的重合脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，單片機(jī)對(duì)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并獲得被測(cè)頻率信號(hào)與參考頻率信號(hào)相位差；利用兩異頻信號(hào)間的雙相位重合檢測(cè)構(gòu)成測(cè)量閘門(mén)，對(duì)測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)的被測(cè)頻率信號(hào)和公共頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)測(cè)量相位差，通過(guò)對(duì)測(cè)量閘門(mén)開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)附近的重合脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法得出相位差的修正值，實(shí)現(xiàn)了超高分辨率的相位差測(cè)量，消除了計(jì)數(shù)誤差、測(cè)量分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有的填充時(shí)鐘分辨率和延遲分辨率，長(zhǎng)期漂移量小，實(shí)現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于集成和產(chǎn)品化，實(shí)用性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖中:1、被測(cè)頻率信號(hào)輸入模塊；2、第一信號(hào)整形模塊；3、參考頻率信號(hào)輸入模塊；4、直接數(shù)字式頻率合成器；5、第二信號(hào)整形模塊；6、第三信號(hào)整形模塊；7、第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路；8、第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路；9、門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路；10、第一與門(mén)；11、第一計(jì)數(shù)器；12、第三與門(mén)；13、第三計(jì)數(shù)器；14、第四與門(mén)；15、第四計(jì)數(shù)器；16、第二與門(mén)；17、第二計(jì)數(shù)器；18、單片機(jī)；19、延時(shí)控制電路。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定發(fā)明。圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。該系統(tǒng)包括:被測(cè)頻率信號(hào)輸入模塊I ; 參考頻率信號(hào)輸入模塊3 ；與被測(cè)頻率信號(hào)輸入模塊I相連接，用于對(duì)被測(cè)頻率信號(hào)進(jìn)行整形的第一信號(hào)整形模塊2 ；與參考頻率信號(hào)輸入模塊3相連接，用于產(chǎn)生公共頻率信號(hào)的直接數(shù)字式頻率合成器4 ；與直接數(shù)字式頻率合成器4相連接，用于對(duì)直接數(shù)字式頻率合成器4產(chǎn)生的公共頻率信號(hào)進(jìn)行整形的第二信號(hào)整形模塊5 ；與參考頻率信號(hào)輸入模塊3相連接，用于參考頻率信號(hào)進(jìn)行整形的第三信號(hào)整形模塊6 ；與第一信號(hào)整形模塊2及第二信號(hào)整形模塊5相連接，用于對(duì)整形后的被測(cè)頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)進(jìn)行相位重合檢測(cè)及產(chǎn)生重合脈沖的第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路7 ;與第二信號(hào)整形模塊5及第三信號(hào)整形模塊6相連接，用于對(duì)整形后的公共頻率信號(hào)及參考頻率信號(hào)進(jìn)行相位重合檢測(cè)及產(chǎn)生重合脈沖的第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路8 ；與第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路7及第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路8相連接，用于將第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路7輸出的信號(hào)作為開(kāi)門(mén)信號(hào)以及將第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路8輸出的信號(hào)作為關(guān)門(mén)信號(hào)，并產(chǎn)生門(mén)時(shí)信號(hào)的門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9 ；與第一整形電路及門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9相連接，用于接收第一整形電路輸出的整形后的被測(cè)頻率信號(hào)及門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9輸出的門(mén)時(shí)信號(hào)，在門(mén)時(shí)信號(hào)的控制下對(duì)整形后的被測(cè)頻率信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)通與截止的第一與門(mén)10 ；與第一與門(mén)10相連接，用于在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)送入第一與門(mén)10的被測(cè)頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的第一計(jì)數(shù)器11;與第二整形電路及門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9相連接，用于接收第二整形電路輸出的整形后的公共頻率信號(hào)及門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9輸出的門(mén)時(shí)信號(hào)，在門(mén)時(shí)信號(hào)的控制下對(duì)整形后的公共頻率信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)通與截止的第二與門(mén)16 ；
與第二與門(mén)16相連接，用于在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)送入第二與門(mén)16的公共頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的第二計(jì)數(shù)器17 ；與第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路7及單片機(jī)18相連接，用于接收整形后被測(cè)頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)經(jīng)第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路7產(chǎn)生的重合脈沖及單片機(jī)18輸出的參考門(mén)時(shí)信號(hào)，在參考門(mén)時(shí)信號(hào)的控制下對(duì)整形后被測(cè)頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)經(jīng)第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路7產(chǎn)生的重合脈沖進(jìn)行導(dǎo)通與截止的第三與門(mén)12 ；與第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路8及單片機(jī)18相連接，用于接收整形后參考頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)經(jīng)第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路8產(chǎn)生的重合脈沖及單片機(jī)18輸出的參考門(mén)時(shí)信號(hào)，在參考門(mén)時(shí)信號(hào)的控制下對(duì)整形后參考頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)經(jīng)第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路8產(chǎn)生的重合脈沖進(jìn)行導(dǎo)通與截止的第四與門(mén)14 ；與第一與門(mén)10相連接，用于對(duì)在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)輸入第一與門(mén)10的被測(cè)頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的第一計(jì)數(shù)器11;與第二與門(mén)16相連接，用于對(duì)在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)輸入第二與門(mén)16的公共頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的第二計(jì)數(shù)器17 ；與第三與門(mén)12相連接,用于對(duì)在參考門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)輸入第三與門(mén)12的、并由第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路7產(chǎn)生的重合脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的第三計(jì)數(shù)器13 ；與第四與門(mén)14相連接，用于對(duì)在參考門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)輸入第四與門(mén)14的、并由第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路8產(chǎn)生的重合脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的第四計(jì)數(shù)器15 ；與第一計(jì)數(shù)器11、第二計(jì)數(shù)器17、第三計(jì)數(shù)器13及第四計(jì)數(shù)器15相連接，用于接收第一計(jì)數(shù)器11、第二計(jì)數(shù)器17、第三計(jì)數(shù)器13及第四計(jì)數(shù)器15輸出的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并獲得被測(cè)頻率信號(hào)與參考頻率信號(hào)相位差的單片機(jī)18。在本發(fā)明實(shí)施例中，該系統(tǒng)還設(shè)置有:與門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9相連接，用于對(duì)門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9進(jìn)行適當(dāng)時(shí)間延遲的延時(shí)控制電路19。本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量的方法，該方法包括以下步驟:由參考頻率為&的信號(hào)產(chǎn)生公共頻率為f。的信號(hào)，將被測(cè)頻率為fx的信號(hào)和公共頻率為f。的信號(hào)輸入到第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路7，相位重合點(diǎn)作為測(cè)量閘門(mén)開(kāi)門(mén)信號(hào)；將參考頻率為&的信號(hào)和公共頻率為f。的信號(hào)輸入第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路8，相位重合點(diǎn)作為測(cè)量閘門(mén)關(guān)門(mén)信號(hào)；在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)分別對(duì)被測(cè)頻率為fx的信號(hào)和公共頻率為f。的信號(hào)計(jì)數(shù)，同時(shí)，對(duì)被測(cè)頻率為fx的信號(hào)和公共頻率為f。的信號(hào)以及參考頻率為fo的信號(hào)和公共頻率為f。的信號(hào)的相位重合脈沖分別計(jì)數(shù)，將所有計(jì)數(shù)值輸入單片機(jī)18，求得被測(cè)頻率為fx的信號(hào)和參考頻率為&的信號(hào)的相位差。在本發(fā)明實(shí)施例中，參考頻率為&的信號(hào)與被測(cè)頻率為fx的信號(hào)同頻、具有相同的周期，但存在一定相位差。
在本發(fā)明實(shí)施例中，該方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟為:參考頻率為&的信號(hào)與被測(cè)頻率為fx的信號(hào)同頻、具有相同的周期Ttl，但存在一定相位差；參考頻率為&的信號(hào)作為參考時(shí)鐘控制直接數(shù)字式頻率合成器4產(chǎn)生公共頻率為f。的信號(hào)，要求周期記為T(mén)。；將被測(cè)頻率為fx的信號(hào)與公共頻率為f。的信號(hào)整形后送入第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路7，將參考頻率為&的信號(hào)及公共頻率為f。的信號(hào)整形后送入第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路8 ；第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路7的輸出分為兩路，一路送到門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9，作為門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9的開(kāi)門(mén)信號(hào)，另一路送到第三與門(mén)12 ；第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路8的輸出分為兩路，一路送到門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9，作為門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9的關(guān)門(mén)信號(hào)，另一路送到第四與門(mén)14;門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9的輸出分別送到第一與門(mén)10和第二與門(mén)16，控制第一與門(mén)10和第二與門(mén)16的打開(kāi)與關(guān)閉；第一計(jì)數(shù)器11和第二計(jì)數(shù)器17分別對(duì)送入第一與門(mén)10和第二與門(mén)16的被測(cè)頻率為fx的信號(hào)與公共頻率為f。的信號(hào)在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為Nx和N。；單片機(jī)18產(chǎn)生參考門(mén)時(shí)用以控制第三與門(mén)12和第四與門(mén)14的打開(kāi)和關(guān)閉，第三計(jì)數(shù)器13和第四計(jì)數(shù)器15分別對(duì)送入第三與門(mén)12和第四與門(mén)14的重合脈沖在參考門(mén)時(shí)內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為N3和N4 ；將所有計(jì)數(shù)值送入單片機(jī)18，單片機(jī)18進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到最終的相位差。下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。本發(fā)明針對(duì)相位差測(cè)量技術(shù)中的計(jì)數(shù)和量化誤差以及長(zhǎng)期漂移大等缺點(diǎn)，提出了一種利用異頻信號(hào)間的雙相位重合檢測(cè)構(gòu)成測(cè)量閘門(mén)，對(duì)測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)的被測(cè)頻率和公共頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)測(cè)量相位差的方法，通過(guò)對(duì)測(cè)量閘門(mén)開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)附近的重合脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)得出相位差的修正值，從而實(shí)現(xiàn)超高分辨率的相位差測(cè)量。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有相位差測(cè)量技術(shù)中存在的不足，提供了一種具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量的方法及系統(tǒng)，具體工作原理為:兩個(gè)具有相同頻率的比對(duì)信號(hào)fo和fx，其中fo為參考頻率，fx為被測(cè)頻率，fx和fo存在一定相位差，兩信號(hào)具有相同的周期，記為T(mén)citj &作為參考時(shí)鐘控制直接數(shù)字式頻率合成器4產(chǎn)生公共頻率f。，要求其周期記為T(mén)。。將fx和f。整形后送入第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路7，將&和f。整形后送入第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路8。第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路7的輸出分為兩路，一路送到門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9，作為門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9的開(kāi)門(mén)信號(hào)，另一路送到第三與門(mén)12 ;第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路8的輸出分為兩路，一路送到門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9，作為門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9的關(guān)門(mén)信號(hào)，另一路送到第四與門(mén)14;延時(shí)控制電路19用于對(duì)門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9進(jìn)行適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲；門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9的輸出分別送到第一與門(mén)10和第二與門(mén)16，用來(lái)控制第一與門(mén)10和第二與門(mén)16的打開(kāi)與關(guān)閉；第一計(jì)數(shù)器11和第二計(jì)數(shù)器17分別用來(lái)對(duì)送入第一與門(mén)10和第二與門(mén)16的fx和f。在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為Nx和N。；單片機(jī)18產(chǎn)生參考門(mén)時(shí)用以控制第三與門(mén)12和第四與門(mén)14的打開(kāi)和關(guān)閉，第三計(jì)數(shù)器13和第四計(jì)數(shù)器15分別用來(lái)對(duì)送入第三與門(mén)12和第四與門(mén)14的重合脈沖在參考門(mén)時(shí)內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為N3和N4;將所有計(jì)數(shù)值Nx、N。、N3和N4送入單片機(jī)18，單片機(jī)18進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到最終的相位差。高精密時(shí)間相位同步技術(shù)在通訊、航空航天、導(dǎo)航定位等高科技領(lǐng)域中具有重要的作用，超高分辨率的相位差測(cè)量技術(shù)是高精密時(shí)間相位同步技術(shù)的核心，比對(duì)信號(hào)間相位差測(cè)量的準(zhǔn)確性很大程度上決定著時(shí)間相位同步及其相關(guān)應(yīng)用的精度。該具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量的方法及系統(tǒng)，從原理上采用的是異頻信號(hào)間相位群同步和量化相位步進(jìn)原理和群相位重合原理，即兩異頻信號(hào)間的相位關(guān)系總是從不重合逐漸過(guò)渡到重合，再過(guò)渡到不重合的過(guò)程，而在兩個(gè)相鄰的相位重合點(diǎn)間兩異頻信號(hào)的相位差值以量化相位為步進(jìn)值變化，這樣就將兩異頻信號(hào)之間的相位差在兩相位重合點(diǎn)間進(jìn)行了離散化，降低了測(cè)量難度，消除了計(jì)數(shù)和量化誤差；同時(shí)，通過(guò)對(duì)兩相位重合點(diǎn)附近相位重合脈沖計(jì)數(shù)的差值，對(duì)最終的相位差進(jìn)行了修正，提高了測(cè)量分辨率；由于沒(méi)有采用模擬器件，長(zhǎng)期測(cè)量漂移較小。本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)的相位差測(cè)量能到達(dá)優(yōu)于皮秒的測(cè)量分辨率。該方法在公共頻率與兩個(gè)比對(duì)信號(hào)(被測(cè)頻率和參考頻率)之間的頻差越小的情況下分辨率越高，即使對(duì)于頻差較大的情況，也會(huì)獲得比現(xiàn)有的相位差測(cè)量方法更好的測(cè)量分辨率。本發(fā)明實(shí)施例提供的具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量的方法及系統(tǒng)，第一信號(hào)整形模塊2對(duì)被測(cè)頻率信號(hào)進(jìn)行整形，直接數(shù)字式頻率合成器4根據(jù)輸入的參考頻率信號(hào)產(chǎn)生公共頻率信號(hào)，第二信號(hào)整形模塊5對(duì)公共頻率信號(hào)進(jìn)行整形，第三信號(hào)整形模塊6對(duì)參考頻率信號(hào)進(jìn)行整形，第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路7對(duì)整形后的被測(cè)頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)進(jìn)行相位重合檢測(cè)及產(chǎn)生重合脈沖，第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路8對(duì)整形后的公共頻率信號(hào)及參考頻率信號(hào)進(jìn)行相位重合檢測(cè)及產(chǎn)生重合脈沖，門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路9將第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路7輸出的信號(hào)作為開(kāi)門(mén)信號(hào)以及將第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路8輸出的信號(hào)作為關(guān)門(mén)信號(hào)，并產(chǎn)生門(mén)時(shí)信號(hào)，第一計(jì)數(shù)器11對(duì)在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)送入第一與門(mén)10的被測(cè)頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，第二計(jì)數(shù)器17對(duì)在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)送入第二與門(mén)16的公共頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，第三計(jì)數(shù)器13對(duì)在參考門(mén)時(shí)內(nèi)送入第三與門(mén)12的重合脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，第四計(jì)數(shù)器15對(duì)在參考門(mén)時(shí)內(nèi)送入第四與門(mén)14的重合脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，單片機(jī)18對(duì)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并獲得被測(cè)頻率信號(hào)與參考頻率信號(hào)相位差；利用兩異頻信號(hào)間的雙相位重合檢測(cè)構(gòu)成測(cè)量閘門(mén)，對(duì)測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)的被測(cè)頻率信號(hào)和公共頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)測(cè)量相位差，通過(guò)對(duì)測(cè)量閘門(mén)開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)附近的重合脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法得出相位差的修正值，實(shí)現(xiàn)了超高分辨率的相位差測(cè)量，消除了計(jì)數(shù)誤差、測(cè)量分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有的填充時(shí)鐘分辨率和延遲分辨率，長(zhǎng)期漂移量小，實(shí)現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于集成和產(chǎn)品化，實(shí)用性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括: 被測(cè)頻率信號(hào)輸入模塊； 參考頻率信號(hào)輸入模塊； 與所述被測(cè)頻率信號(hào)輸入模塊相連接，用于對(duì)被測(cè)頻率信號(hào)進(jìn)行整形的第一信號(hào)整形模塊； 與所述參考頻率信號(hào)輸入模塊相連接，用于產(chǎn)生公共頻率信號(hào)的直接數(shù)字式頻率合成器； 與所述直接數(shù)字式頻率合成器相連接，用于對(duì)所述直接數(shù)字式頻率合成器產(chǎn)生的公共頻率信號(hào)進(jìn)行整形的第二信號(hào)整形模塊； 與所述參考頻率信號(hào)輸入模塊相連接，用于參考頻率信號(hào)進(jìn)行整形的第三信號(hào)整形模塊； 與所述第一信號(hào)整形模塊及第二信號(hào)整形模塊相連接，用于對(duì)整形后的被測(cè)頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)進(jìn)行相位重合檢測(cè)及產(chǎn)生重合脈沖的第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路； 與所述第二信號(hào)整形模塊及第三信號(hào)整形模塊相連接，用于對(duì)整形后的公共頻率信號(hào)及參考頻率信號(hào)進(jìn)行相位重合檢測(cè)及產(chǎn)生重合脈沖的第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路； 與所述第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路及第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路相連接，用于將所述第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路輸出的信號(hào)作為開(kāi)門(mén)信號(hào)以及將所述第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路輸出的信號(hào)作為關(guān)門(mén)信號(hào)，并產(chǎn)生門(mén)時(shí)信號(hào)的門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路； 與所述第一整形電路及門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路相連接，用于接收所述第一整形電路輸出的整形后的被測(cè)頻率信號(hào)及門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路輸出的門(mén)時(shí)信號(hào)，在門(mén)時(shí)信號(hào)的控制下對(duì)整形后的被測(cè)頻率信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)通與截止的第一與門(mén)； 與所述第一與門(mén)相連接，用于在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)送入所述第一與門(mén)的被測(cè)頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的第一計(jì)數(shù)器； 與所述第二整形電路及門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路相連接，用于接收所述第二整形電路輸出的整形后的公共頻率信號(hào)及門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路輸出的門(mén)時(shí)信號(hào)，在門(mén)時(shí)信號(hào)的控制下對(duì)整形后的公共頻率信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)通與截止的第二與門(mén)； 與所述第二與門(mén)相連接，用于在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)送入所述第二與門(mén)的公共頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的第二計(jì)數(shù)器； 與所述第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路及單片機(jī)相連接，用于接收整形后被測(cè)頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)經(jīng)所述第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的重合脈沖及所述單片機(jī)輸出的參考門(mén)時(shí)信號(hào)，在參考門(mén)時(shí)信號(hào)的控制下對(duì)整形后被測(cè)頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)經(jīng)所述第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的重合脈沖進(jìn)行導(dǎo)通與截止的第三與門(mén)； 與所述第三與門(mén)相連接，用于對(duì)在參考門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)輸入第三與門(mén)的、并由所述第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的重合脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的第三計(jì)數(shù)器；與所述第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路及單片機(jī)相連接，用于接收整形后參考頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)經(jīng)所述第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的重合脈沖及所述單片機(jī)輸出的參考門(mén)時(shí)信號(hào)，在參考門(mén)時(shí)信號(hào)的控制下對(duì)整形后參考頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)經(jīng)所述第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的重合脈沖進(jìn)行導(dǎo)通與截止的第四與門(mén)； 與所述第四與門(mén)相連接，用于對(duì)在參考門(mén)時(shí)內(nèi)，對(duì)輸入第四與門(mén)的、并由所述第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的重合脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的第四計(jì)數(shù)器； 與所述第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器、第三計(jì)數(shù)器及第四計(jì)數(shù)器相連接，用于接收所述第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器、第三計(jì)數(shù)器及第四計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并獲得被測(cè)頻率信號(hào)與參考頻率信號(hào)相位差的單片機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還設(shè)置有: 與所述門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路相連接，用于對(duì)門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路進(jìn)行適當(dāng)時(shí)間延遲的延時(shí)控制電路。
3.一種具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 由參考頻率為fo的信號(hào)產(chǎn)生公共頻率為f。的信號(hào)，將被測(cè)頻率為fx的信號(hào)和公共頻率為f。的信號(hào)輸入到第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路，相位重合點(diǎn)作為測(cè)量閘門(mén)開(kāi)門(mén)信號(hào)； 將參考頻率為fo的信號(hào)和公共頻率為f。的信號(hào)輸入第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路，相位重合點(diǎn)作為測(cè)量閘門(mén)關(guān)門(mén)信號(hào)； 在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)分別對(duì)被測(cè)頻率為fx的信號(hào)和公共頻率為f。的信號(hào)計(jì)數(shù)，同時(shí)，對(duì)被測(cè)頻率為fx的信號(hào)和公共頻率為f。的信號(hào)以及參考頻率為fo的信號(hào)和公共頻率為f。的信號(hào)的相位重合脈沖分別計(jì)數(shù)，將所有計(jì)數(shù)值輸入單片機(jī)，求得被測(cè)頻率為fx的信號(hào)和參考頻率為fo的信號(hào)的相位差。
4.如權(quán)利要求3所述的具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量的方法，其特征在于，參考頻率為A的信號(hào)與被測(cè)頻率為fx的信號(hào)同頻、具有相同的周期，但存在一定相位差。
5.如權(quán)利要求3所述的具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量的方法，其特征在于，該方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟為: 參考頻率為fo的信號(hào)與被測(cè)頻率為fx的信號(hào)同頻、具有相同的周期Ttl，但存在一定相位差； 參考頻率為fo的信號(hào)作為參考時(shí)鐘控制直接數(shù)字式頻率合成器產(chǎn)生公共頻率為f。的信號(hào)，要求Qftl,周期記為T(mén)。； 將被測(cè)頻率為fx的信號(hào)與公共頻率為f。的信號(hào)整形后送入第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路，將參考頻率為&的信號(hào)及公共頻率為f。的信號(hào)整形后送入第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路； 第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路的輸出分為兩路，一路送到門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路，作為門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路的開(kāi)門(mén)信號(hào)，另一路送到第三與門(mén)；第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路的輸出分為兩路，一路送到門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路，作為門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路的關(guān)門(mén)信號(hào)，另一路送到第四與門(mén)； 門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路的輸出分別送到第一與門(mén)和第二與門(mén)，控制第一與門(mén)和第二與門(mén)的打開(kāi)與關(guān)閉； 第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器分別對(duì)送入第一與門(mén)和第二與門(mén)的被測(cè)頻率為fx的信號(hào)與公共頻率為f。的信號(hào)在測(cè)量門(mén)時(shí)內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為Nx和N。； 單片機(jī)產(chǎn)生參考門(mén)時(shí)用以控制第三與門(mén)和第四與門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉，第三計(jì)數(shù)器和第四計(jì)數(shù)器分別對(duì)送入第三與門(mén)和第四與門(mén)的重合脈沖在參考門(mén)時(shí)內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為N3和N4 ； 將所有計(jì)數(shù)值K、N。、N3和N4送入單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到最終的相位差。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有相差修正的基于雙重合檢測(cè)的超高分辨率相位差測(cè)量的方法及系統(tǒng)，利用兩異頻信號(hào)間的雙相位重合檢測(cè)構(gòu)成測(cè)量閘門(mén)，第一相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路對(duì)被測(cè)頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)進(jìn)行相位重合檢測(cè)及產(chǎn)生重合脈沖；第二相位重合檢測(cè)及重合脈沖產(chǎn)生電路對(duì)參考頻率信號(hào)及公共頻率信號(hào)進(jìn)行相位重合檢測(cè)及產(chǎn)生重合脈沖；門(mén)時(shí)產(chǎn)生電路根據(jù)接收的開(kāi)門(mén)信號(hào)及關(guān)門(mén)信號(hào)產(chǎn)生門(mén)時(shí)信號(hào)，單片機(jī)根據(jù)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)獲得被測(cè)頻率信號(hào)與參考頻率信號(hào)相位差；同時(shí)，對(duì)重合脈沖在測(cè)量閘門(mén)開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)附近時(shí)間區(qū)域內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)求得相位差的修正值，實(shí)現(xiàn)了超高分辨率的相位差測(cè)量，消除了計(jì)數(shù)誤差、測(cè)量分辨率高，長(zhǎng)期漂移量小。
文檔編號(hào)G01R25/08GK103197145SQ20131006656
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月2日
發(fā)明者董紹鋒, 周渭, 詹勁松, 胡為, 杜保強(qiáng), 秦紅波, 屈八一, 史琳, 李辰 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)
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