一種新型寬范圍頻率相位計的研究.pdf

1、通常的頻率測量方法中針對不同頻率的相位變化無法直接檢測，尤其是對于那些相位信息連續(xù)長期變化的復(fù)雜頻率信號。本文運用新原理和新技術(shù)實現(xiàn)了一種可以不經(jīng)頻率變換直接獲得在任意頻率下被測信號相位差信息的測量方法，在低成本的前提下研究和開發(fā)一種具有高分辨率和寬頻率范圍的測相途徑及其儀器實現(xiàn)。
　　文章從任意信號間最基本的相位問題深入分析探討，借助于相位重合檢測分辨率的邊沿效應(yīng)大幅度提高頻率測量精度，并結(jié)合創(chuàng)新性的數(shù)字化重建技術(shù)，在高分辨率、

2、無間隔、相位連續(xù)的頻率測量基礎(chǔ)上重建數(shù)值等于被測標(biāo)稱頻率的虛擬信號，利用虛擬信號和實體信號之間的比對以及對虛擬信號調(diào)整等方法，實現(xiàn)了一系列對信號的相位和頻率的精密測量控制，進(jìn)而給出了寬范圍頻率相位計的系統(tǒng)整體工作原理及各功能模塊具體實現(xiàn)。系統(tǒng)中采用FPGA實現(xiàn)測量核心部分即相位重合點檢測和無間隔門時計數(shù)模塊，由單片機(jī)讀取FPGA采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并完成顯示工作。
　　本文研究實現(xiàn)了寬頻率范圍內(nèi)的高分辨率不間斷的頻率測量，而且可以通

3、過數(shù)字化處理直接得到被測信號相位的連續(xù)變化的信息特性。實驗驗證了該方案的正確性和科學(xué)性，對任意頻率測量的穩(wěn)定性指標(biāo)到達(dá)10-12量級，并且任意頻率值相位處理分辨率達(dá)到 ps量級，大幅度簡化了測量設(shè)備結(jié)構(gòu)，具有測量分辨率高、頻率范圍寬、附加噪聲小而且可以直接測量相位差等優(yōu)點。這種基于邊沿效應(yīng)結(jié)合數(shù)字化重建的處理方法不但突破了傳統(tǒng)的相位處理只限于相同標(biāo)稱頻率的思想，而且使得復(fù)雜的頻率、相位的測量能夠高精度的實現(xiàn)，在大量鎖相環(huán)技術(shù)、量子頻標(biāo)技