一種新型寬范圍頻率相位計(jì)的研究.pdf

1、通常的頻率測(cè)量方法中針對(duì)不同頻率的相位變化無法直接檢測(cè)，尤其是對(duì)于那些相位信息連續(xù)長(zhǎng)期變化的復(fù)雜頻率信號(hào)。本文運(yùn)用新原理和新技術(shù)實(shí)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(cè)信號(hào)相位差信息的測(cè)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(cè)相途徑及其儀器實(shí)現(xiàn)。
　　文章從任意信號(hào)間最基本的相位問題深入分析探討，借助于相位重合檢測(cè)分辨率的邊沿效應(yīng)大幅度提高頻率測(cè)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(cè)量基礎(chǔ)上重建數(shù)值等于被測(cè)標(biāo)稱頻率的虛擬信號(hào)，利用虛擬信號(hào)和實(shí)體信號(hào)之間的比對(duì)以及對(duì)虛擬信號(hào)調(diào)整等方法，實(shí)現(xiàn)了一系列對(duì)信號(hào)的相位和頻率的精密測(cè)量控制，進(jìn)而給出了寬范圍頻率相位計(jì)的系統(tǒng)整體工作原理及各功能模塊具體實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)中采用FPGA實(shí)現(xiàn)測(cè)量核心部分即相位重合點(diǎn)檢測(cè)和無間隔門時(shí)計(jì)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(shí)現(xiàn)了寬頻率范圍內(nèi)的高分辨率不間斷的頻率測(cè)量，而且可以通

3、過數(shù)字化處理直接得到被測(cè)信號(hào)相位的連續(xù)變化的信息特性。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方案的正確性和科學(xué)性，對(duì)任意頻率測(cè)量的穩(wěn)定性指標(biāo)到達(dá)10-12量級(jí)，并且任意頻率值相位處理分辨率達(dá)到 ps量級(jí)，大幅度簡(jiǎn)化了測(cè)量設(shè)備結(jié)構(gòu)，具有測(cè)量分辨率高、頻率范圍寬、附加噪聲小而且可以直接測(cè)量相位差等優(yōu)點(diǎn)。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(cè)量能夠高精度的實(shí)現(xiàn)，在大量鎖相環(huán)技術(shù)、量子頻標(biāo)技