一种大动态高精度同步连续频率测量方法

摘要

本发明属于频率测量技术领域，具体涉及一种大动态高精度同步连续频率测量方法。本发明的方法包括以下步骤：步骤1、采用被测信号对同步后的采样时间闸门信号进行计数；步骤2、采用高频脉冲计数；步骤3、采用延时单元内插计数；步骤4、误差修正，确定被测信号频率。本发明的方法细分多周期同步法中高频时钟无法识别的量化误差，提高误差分辨率，实现大动态多路信号短时间同步连续高精度测量。

主权项

一种大动态高精度同步连续频率测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、采用被测信号对同步后的采样时间闸门信号进行计数；步骤2、采用高频脉冲计数；步骤3、采用延时单元内插计数；步骤4、误差修正，确定被测信号频率；步骤1包括以下步骤：设被测信号频率为f_x、周期为T_x；采样时间闸门信号的频率为f_s、周期为T_s；将被测信号和采样时间闸门信号进行同步处理，用被测信号对同步后的采样时间闸门信号进行计数，得到采样时间闸门信号一个周期内被测信号的完整周期数：$\left\{\begin{array}{c}{T}_s=N_x{T}_x+{\Delta }_0\\ {\Delta }_0=T_{i-1}-T_i\end{array}\right.$式中，N_x为同步后的采样时间闸门信号一个周期内被测信号的完整周期数；△₀为第i次采样时间闸门计数后的总误差；T_i‑1为第i次采样时间闸门上升沿到被测信号相邻上升沿的时间；T_i为第i+1次采样时间闸门上升沿到被测信号相邻上升沿的时间；步骤2包括以下步骤：设高频脉冲频率为f₀、周期为T₀，采用高频脉冲对T_i‑1、T_i、T_xi‑1、T_xi进行计数：$\left\{\begin{array}{c}{T}_{i-1}=n_{i-1}{f}_0+{\Delta }_{i-1}\\ T_i=n_i{f}_0+{\Delta }_i\\ T_{xi-1}=n_{xi-1}{f}_0+{\Delta }_{xi-1}\\ T_{xi}=n_{xi}{f}_0+{\Delta }_{xi}\end{array}\right.,$其中，$\left\{\begin{array}{c}{\Delta }_{i-1}=T_{di-1}-T_{si-1}\\ {\Delta }_i=T_{di}-T_{si}\\ {\Delta }_{xi-1}=T_{xdi-1}-T_{si-1}\\ {\Delta }_{xi}=T_{xdi}-T_{si}\end{array}\right.$式中，T_xi‑1为跨第i‑1次采样时间闸门上升沿的被测信号整周期；T_xi为跨第i次采样时间闸门上升沿的被测信号整周期；n_i‑1、n_i、n_xi‑1、n_xi依次为T_i‑1、T_i、T_xi‑1、T_xi内高频脉冲的个数；△_i‑1为T_i‑1内高频脉冲计数后形成的相对高频脉冲非整周期误差；T_di‑1为跨第i‑1次采样时间闸门上升沿的高频脉冲非整周期误差；T_si‑1为跨第i‑1次采样时间闸门上升沿的被测信号所在周期的下一个周期上升沿所在高频脉冲周期的非整周期误差；△_i为T_i内高频脉冲计数后形成的相对高频脉冲非整周期误差；T_di为跨第i次采样时间闸门上升沿的高频脉冲非整周期误差；T_si为跨第i次采样时间闸门上升沿的被测信号上升沿所在高频脉冲非整周期误差；△_xi‑1为T_xi‑1内高频脉冲计数后形成的相对高频脉冲非整周期误差；T_xdi‑1为跨第i‑1次采样时间闸门上升沿的被测信号所在周期上升沿所在高频脉冲周期的非整周期误差；△_xi为T_xi高频脉冲计数后形成的相对高频脉冲非整周期误差；T_xdi为跨第i次采样时间闸门上升沿的被测信号所在周期上升沿所在高频脉冲周期的非整周期误差；步骤3包括以下步骤：设延时单元频率为f_d、周期为T_d，采用延时单元对T_di‑1、T_si‑1、T_di、T_si、T_xdi‑1、T_xdi进行内插计数：$\left\{\begin{array}{c}{T}_{di-1}=m_{di-1}{T}_d\\ T_{si-1}=m_{si-1}{T}_d\\ T_{di}=m_{di}{T}_d\\ T_{si}=m_{si}{T}_d\\ T_{xdi-1}=m_{xdi-1}{T}_d\\ T_{xdi}=m_{xdi}{T}_d\\ T_0=m_0{T}_d\end{array}\right.$式中，m_di‑1、m_si‑1、m_di、m_si、m_xdi‑1、m_xdi、m₀依次为T_di‑1、T_si‑1、T_di、T_si、T_xdi‑1、T_xdi、T₀内延时单元个数；步骤4包括以下步骤：采用下式计算被测信号频率：$f_{xi}=(N_{xi}+\frac{m_0{n}_{i-1}+(m_{di-1}-m_{si-1})}{m_0{n}_{xi-1}+(m_{xdi-1}-m_{si-1})}-\frac{m_0{n}_i+(m_{di}-m_{si})}{m_0{n}_{xi}+(m_{xdi}-m_{si})})\frac{f_0}{f_s}$N_xi为第i个采样时间闸门信号内被测信号的完整周期数；f_xi为第i个采样时间闸门信号内被测信号的频率。