高精度測頻系統(tǒng)設(shè)計

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資源描述:

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1、高精度測頻系統(tǒng)設(shè)計張志文,田園,李劍(西安工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院,西安710032)摘要:高精度頻率測量技術(shù)在許多領(lǐng)域都占據(jù)著十分重要的地位,常用的測頻方法精度低,不能滿足高精度測量的要求,為了解決該問題,文中采用分頻段、多周期同步測量和游標內(nèi)插法相結(jié)合的方式設(shè)計了測量范圍在0.1~5MHz內(nèi)的高精度測頻系統(tǒng)。其中重點介紹了游標內(nèi)插法基本原理,根據(jù)其工作原理設(shè)計了測量電路。最后通過電路仿真和誤差分析表明該測頻系統(tǒng)有較高的測量精度,并且說明采用游標內(nèi)插法可進一步提高系統(tǒng)的測量精度。關(guān)鍵詞:頻率測量;游標內(nèi)插法;分頻段;精度中圖號:TM935.4文獻標志

2、碼:HighprecisionfrequencymeasurementsystemdesignZHANGZhi-wen,TIANYuan,LIJian(SchoolofElectronicInformationEngineering,Xi`anTechnologicalUniversity,Xi`an710032,China)Abstract:Highprecisionfrequencymeasurementtechniquesoccupyaveryimportantpositioninmanyareas.Theprecisionofcommonfre

3、quencymeasurementmethodsarelow,anditcannotmeethighprecisionrequirement.Inordertosolvetheproblem,thispaperdesignsahighprecisionfrequencymeasurementsystemintherangeof0.1~5MHzbyuseingfrequencydivision,multi-cyclesynchronousfrequencymeasurementandcursorinterpolation,andhighlightsthe

4、basicprincipleofcursorinterpolation,anddesignsameasurementcircuit.Finally,thecircuitsimulationanderroranalysisshowthatthereishighprecisioninthesystem,andcursorinterpolationcanfurtherimprovesystemaccuracy.Keywords:frequencymeasurement;cursorinterpolation;frequencydivision;precisi

5、on朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音?字典高精度頻率測量在無線通信、脈沖雷達測距、電磁波測距、衛(wèi)星導(dǎo)航等很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前,常用的測頻方法有測頻法、測周法、多周期同步測頻法等,但都存在較大的測量原理誤差,即±1個脈沖計數(shù)誤差,因此如何克服該誤差的影響是高精度頻率測量技術(shù)需要重點解決的問題。文中設(shè)計的高精度測頻系統(tǒng)采用游標內(nèi)插法對多周期同步測頻法的±1個脈沖誤差進行量化,使得該誤差得到了進一步降低。1高精度測頻系統(tǒng)原理目前,常用的多周期同步測頻法是將被測信號fx和標準頻率信號fy分別輸入到兩個計數(shù)器進行同步、多個周期的計數(shù),計數(shù)值分別為Nx、Ny,

6、則被測信號頻率為:fx=fy×Nx/Ny。由于內(nèi)置閘門時間開始(關(guān)閉)時,兩個計數(shù)器并不立即開始(停止)計數(shù),而是等到被測信號下一個同相位觸發(fā)沿到來才打開(關(guān)閉)同步門開始(停止)計數(shù),因此實際閘門時間Tx是被測信號周期的整數(shù)倍,消除了對被測信號fx計數(shù)時產(chǎn)生的±1個脈沖誤差,而使測量誤差轉(zhuǎn)化為對標準頻率信號fy計數(shù)時產(chǎn)生的±1個脈沖誤差[1]。此方法的測量精度與閘門時間Tx和標準頻率fy有關(guān),即δ=1/(Tx×fy),要提高測量精度,須增大閘門時間或提高標準信號頻率。但實際上閘門時間不能太大,并且標準信號頻率的提高也受到一定的限制,因此為了進一步減小

7、測量誤差,本文采用分頻段、多周期同步測量和游標內(nèi)插法相結(jié)合的方法來實現(xiàn),即粗測、精測和時間間隔測量。粗測是為了根據(jù)被測信號fx來選擇適當?shù)拈l門時間Tx,將被測信號fx分為若干頻率段,不同頻率段對應(yīng)不同比較值Nx1,即不同的閘門時間Tx;游標內(nèi)插法可在不提高標準頻率信號的前提下,減小標準頻率信號fy計數(shù)時產(chǎn)生的±1個脈沖誤差的影響。通過以上方法可有效減小頻率測量誤差。如表1所示,系統(tǒng)將0.1~5MHz范圍內(nèi)的被測信號fx劃分為7個頻率段,標準頻率信號fy選為20MHz,當不加游標內(nèi)插法時,可保證在較短的測量時間內(nèi)誤差不低于10-6。表1測量系統(tǒng)頻率段劃分

8、及誤差分析Tab.1Frequencydivisionanderroranalysisofme

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