基于邊沿效應(yīng)的并行的頻率和周期性信號(hào)參數(shù)測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于邊沿效應(yīng)的并行的頻率和周期性信號(hào)參數(shù)測(cè)量方法，是以邊沿效應(yīng)為基礎(chǔ)的在時(shí)間頻率重要參數(shù)測(cè)量中的應(yīng)用，其發(fā)展是確定測(cè)量中的模糊區(qū)-串行或者并行，盡量獲得單調(diào)的測(cè)量對(duì)象參數(shù)的變化，以及在控制處理方面的應(yīng)用。當(dāng)信號(hào)間頻率關(guān)系簡(jiǎn)單時(shí)，單調(diào)的相位變化會(huì)串行地形成檢測(cè)的模糊區(qū)；但是當(dāng)信號(hào)間頻率關(guān)系復(fù)雜時(shí)，通過(guò)延遲移相等手段也會(huì)并行地形成多個(gè)檢測(cè)的模糊區(qū)，通過(guò)延遲移相后，原先的處于模糊區(qū)邊沿外的相位差關(guān)系，會(huì)進(jìn)入相位重合檢測(cè)區(qū)；或者反過(guò)來(lái)，原先的處于模糊區(qū)邊沿內(nèi)的相位差關(guān)系，會(huì)移出相位重合檢測(cè)區(qū)。用這樣的信息構(gòu)成測(cè)量的閘門時(shí)間進(jìn)行頻率等參數(shù)測(cè)量，可以大大提高測(cè)量的分辨率。
【專利說(shuō)明】基于邊沿效應(yīng)的并行的頻率和周期性信號(hào)參數(shù)測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精密測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于邊沿效應(yīng)的精密測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是建立在精密實(shí)驗(yàn)測(cè)量基礎(chǔ)之上的，在所有的物理量中，時(shí)間和頻率量具有最高的精度和穩(wěn)定度，因此對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)的建立和準(zhǔn)確測(cè)量具有十分顯著的意義和影響。時(shí)間頻率技術(shù)廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航、空間技術(shù)、通訊、工業(yè)生產(chǎn)、交通、科學(xué)研究及天文學(xué)與計(jì)量學(xué)中。我們所熟知的工業(yè)控制、信息傳輸和處理、現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)和計(jì)算機(jī)都離不開(kāi)時(shí)頻技術(shù)和時(shí)頻測(cè)量。
[0003]隨著現(xiàn)代社會(huì)信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)信息傳輸和處理的要求越來(lái)越高，需要更高準(zhǔn)確度的時(shí)頻基準(zhǔn)和更精密的測(cè)量技術(shù)。各種頻率源的使用量不斷增大，對(duì)各種基標(biāo)準(zhǔn)的建立、改進(jìn)及測(cè)量方法和測(cè)量技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。尤其是近幾年空間技術(shù)的發(fā)展，對(duì)時(shí)頻信號(hào)的處理提出了更高的要求。在測(cè)試計(jì)量技術(shù)中，為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確度，一個(gè)明顯的發(fā)展趨勢(shì)是盡可能地將其他物理量轉(zhuǎn)換為頻率或者時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。然而，任何測(cè)量裝置都存在著有限的測(cè)量的分辨率問(wèn)題，這主要是由于采用器件的有限的響應(yīng)時(shí)間、數(shù)字化處理時(shí)的量化誤差、周期性信號(hào)的有限的時(shí)間處理的辨識(shí)值等。分辨率問(wèn)題直接導(dǎo)致了測(cè)量誤差，也成為了影響測(cè)量精度的決定性因素。尤其是兩個(gè)比對(duì)信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)特征分布離散的情況下。
[0004]通過(guò)對(duì)相位重合檢測(cè)模糊區(qū)進(jìn)行分析研究，當(dāng)有限的測(cè)量分辨率在兩個(gè)比對(duì)對(duì)象間的變化呈單調(diào)變化的情況下會(huì)形成一個(gè)集中的模糊區(qū)。在該模糊區(qū)的邊沿，由于測(cè)量的分辨率本身具有更高的穩(wěn)定度，其會(huì)出現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)間的差值在與模糊區(qū)的邊沿相關(guān)的位置，根據(jù)捕獲與否得到檢出結(jié)果。此時(shí)檢測(cè)的分辨率僅僅取決于測(cè)量分辨率的穩(wěn)定度，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于測(cè)量分辨率本身。使得測(cè)量的精密度或者分辨率顯著提高2到3個(gè)數(shù)量級(jí)。信號(hào)在相互變化的過(guò)程中總是從模糊區(qū)之外進(jìn)入其中。雖然在模糊區(qū)的中心能夠獲得更高的測(cè)量分辨率，但是技術(shù)上實(shí)現(xiàn)很困難。甚至可以說(shuō)，沒(méi)有誤差的測(cè)量是沒(méi)有可能的。在模糊區(qū)的邊沿雖然檢測(cè)的分辨率并不高，但是會(huì)由于檢測(cè)分辨率在邊沿處的穩(wěn)定性和變化的微細(xì)程度把比對(duì)信號(hào)間的相當(dāng)微細(xì)的變化區(qū)分出來(lái)-也就是入和出的區(qū)分。因此很有利于特高分辨率的測(cè)量。因此研究邊沿效應(yīng)的并行的頻率和周期性信號(hào)參數(shù)測(cè)量更有現(xiàn)實(shí)的意義和價(jià)值，有效的利用新的理論實(shí)現(xiàn)高分辨率時(shí)間頻率測(cè)量控制技術(shù)是具有廣泛影響的重要工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于邊沿效應(yīng)的并行的頻率和周期性信號(hào)參數(shù)測(cè)量方法，旨在提聞測(cè)量的精度。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于邊沿效應(yīng)的并行的頻率和周期性信號(hào)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，確定測(cè)量的模糊區(qū)及其邊沿，盡量獲得單調(diào)的測(cè)量對(duì)象參數(shù)的變化，當(dāng)信號(hào)間頻率關(guān)系簡(jiǎn)單時(shí)，單調(diào)的相位變化會(huì)串行地形成檢測(cè)的模糊區(qū)；當(dāng)信號(hào)間頻率關(guān)系復(fù)雜時(shí)，通過(guò)延遲移相會(huì)并行地形成多個(gè)檢測(cè)的模糊區(qū)，通過(guò)延遲移相后，原先的處于模糊區(qū)邊沿外的相位差關(guān)系，會(huì)進(jìn)入相位重合檢測(cè)區(qū)；或者反過(guò)來(lái)，原先的處于模糊區(qū)邊沿內(nèi)的相位差關(guān)系，會(huì)移出相位重合檢測(cè)區(qū)；用這樣的信息構(gòu)成測(cè)量的閘門時(shí)間進(jìn)行并行的頻率和周期性信號(hào)，可以大大提高測(cè)量的分辨率。
[0007]為了建立模糊區(qū)并且有一個(gè)可利用的邊沿效應(yīng)，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:采用了兩個(gè)并行的重合檢測(cè)線路并且通過(guò)延遲移相的方法使得兩路信號(hào)在重合檢測(cè)時(shí)有附加的微小相位差增量，這樣就會(huì)使得一路信號(hào)原來(lái)處于檢測(cè)的模糊區(qū)的邊沿的某一個(gè)或幾個(gè)重合態(tài)會(huì)由于相位差的增大而跑出邊沿區(qū)之外，這種出現(xiàn)重合檢測(cè)差異的邊沿狀態(tài)被選擇作為計(jì)數(shù)測(cè)量的閘門的開(kāi)啟和關(guān)閉控制，這樣閘門的開(kāi)啟和關(guān)閉都處于兩個(gè)信號(hào)間的相同相位狀況，保證了量化誤差最大限度的消除。
[0008]其中延遲移相值的大小要使得在一個(gè)最小公倍數(shù)周期內(nèi)處于并行的模糊區(qū)邊沿的重合態(tài)能夠在延遲后被丟失。
[0009]由于對(duì)被測(cè)信號(hào)的延遲移相，原來(lái)處于相位重合檢測(cè)分辨率限制形成的被捕捉重合信息模糊區(qū)的邊沿的檢出脈沖信號(hào)，就會(huì)因?yàn)樘幱跈z測(cè)模糊區(qū)的邊沿的臨界位置因?yàn)楸粶y(cè)信號(hào)的延遲移相，相位差值增加而被處于模糊區(qū)的外側(cè)，用這樣的方法獲得的閘門開(kāi)啟和關(guān)閉信號(hào)保證了信號(hào)間完全相同的相位狀態(tài)，也就是得到了更嚴(yán)格的相位群的同步狀態(tài)，能夠最大限度地抑制 測(cè)量中的量化誤差，具體計(jì)算公式如下:
[0010]設(shè)參考信號(hào)為，被測(cè)信號(hào)為f2，計(jì)數(shù)值分別為N1, N2，信號(hào)通過(guò)延遲邏輯(即延遲移相的器件，如延遲線等)形成的閘門和比對(duì)信號(hào)構(gòu)成群同步關(guān)系，消除了測(cè)量中的量化誤
差，提高了測(cè)量精度，且被測(cè)頻率^ = /i奇。
[0011]本發(fā)明通過(guò)重合檢測(cè)分辨率的穩(wěn)定性來(lái)提高測(cè)量精度。通過(guò)延遲移相的途徑獲得模糊區(qū)的邊沿，并以此出現(xiàn)的信號(hào)構(gòu)成測(cè)量門時(shí)提高分辨率。當(dāng)信號(hào)間頻率關(guān)系簡(jiǎn)單時(shí)，單調(diào)的相位變化會(huì)串行地形成檢測(cè)的模糊區(qū)；但是信號(hào)間頻率關(guān)系復(fù)雜時(shí)，通過(guò)延遲移相等手段也會(huì)并行地形成多個(gè)檢測(cè)的模糊區(qū)，通過(guò)延遲移相后，原先的處于模糊區(qū)邊沿的相位關(guān)系，進(jìn)入了相位重合檢測(cè)區(qū)；或者完全相反。這兩種狀況的模糊區(qū)邊沿的利用，都有助于高分辨率的測(cè)量。
[0012]本發(fā)明通過(guò)有效的相位重合檢測(cè)技術(shù)，建立起來(lái)的計(jì)數(shù)閘門，實(shí)現(xiàn)了量化誤差的消除和高分辨率寬范圍的頻率測(cè)量。
[0013]邊沿效應(yīng)的應(yīng)用會(huì)帶來(lái)特殊的優(yōu)點(diǎn)，包括大幅度地提高測(cè)量和處理的精度及分辨率，高分辨率的穩(wěn)定度分析，快響應(yīng)時(shí)間的噪聲分析等。一些在通常情況下難以實(shí)現(xiàn)的測(cè)量目標(biāo)和精度通過(guò)邊沿效應(yīng)的利用可以獲得解決。這樣針對(duì)相互關(guān)系復(fù)雜的比對(duì)對(duì)象，即使沒(méi)有直接生成的集中的模糊區(qū)，也可以通過(guò)延遲、參數(shù)補(bǔ)償?shù)韧緩叫纬啥嗵幘植康募械哪：齾^(qū)。對(duì)他們邊沿效應(yīng)的綜合利用可以獲得高精度等多方面優(yōu)良的效果。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明提供的相位重合檢測(cè)中的模糊區(qū)的邊沿獲得框圖。
[0015]圖2是本發(fā)明提供的典型的并行模糊區(qū)邊沿的獲得的波形示意圖。[0016]圖3是本發(fā)明提供的針對(duì)典型的邊沿效應(yīng)的示意圖。
[0017]圖4是本發(fā)明提供的新型相位重合點(diǎn)脈沖產(chǎn)生電路。
【具體實(shí)施方式】
[0018]測(cè)量的分辨率普遍存在于各種對(duì)象的測(cè)量之中。傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)已經(jīng)以此分辨率作為限制測(cè)量精度的關(guān)鍵。以對(duì)相位處理問(wèn)題為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，若采用TTL電平的電路，線路開(kāi)關(guān)速度的限制使得其重合檢測(cè)的分辨率只能達(dá)到2ns。也就是在兩個(gè)比對(duì)信號(hào)間的相位差小于2ns的情況下線路都會(huì)輸出代表相位重合的脈沖信號(hào)。分辨率問(wèn)題導(dǎo)致了在兩個(gè)比對(duì)信號(hào)或者目標(biāo)之間形成了測(cè)量或處理的模糊區(qū)，在判決性測(cè)量中凡是進(jìn)入模糊區(qū)的信號(hào)間的比對(duì)結(jié)果都會(huì)給出一個(gè)基本一致的”檢出"結(jié)果，而在此區(qū)域之外則不會(huì)有信息被檢出。“檢出”信號(hào)的位置常常就帶有要測(cè)量的信息。如果信號(hào)間的對(duì)應(yīng)特征分布連續(xù)并且小于裝置分辨率的狀況很集中，會(huì)形成一個(gè)模糊區(qū)。在模糊區(qū)的邊沿雖然檢測(cè)的分辨率并不高，但是會(huì)由于檢測(cè)分辨率在邊沿處的穩(wěn)定性和變化的微細(xì)程度會(huì)把比對(duì)信號(hào)間的相當(dāng)微細(xì)的變化區(qū)分出來(lái)。
[0019]在模糊區(qū)構(gòu)成問(wèn)題上除了簡(jiǎn)單地已經(jīng)存在的集中重合檢出信息區(qū)域外還能夠就更一般的相位變化狀況，通過(guò)延遲移相等途徑獲得離散狀況下的模糊區(qū)的“邊沿”信息。并且對(duì)此邊沿重復(fù)出現(xiàn)的信息組成測(cè)量門時(shí)，能夠保證高分辨率的效果。兩個(gè)比對(duì)信號(hào)之間的變化并不規(guī)律，相位重合點(diǎn)的出現(xiàn)是隨機(jī)的，模糊區(qū)不集中很分散；頻率關(guān)系簡(jiǎn)單時(shí)，在一個(gè)最小公倍數(shù)周期內(nèi)，兩信號(hào)的相位差明顯具有規(guī)律，即相位差從大到小單調(diào)的變化，這就使得模糊區(qū)集中在一起。在利用儀器進(jìn)行相位重合點(diǎn)檢測(cè)的時(shí)候，由于精度和噪聲的限制實(shí)際檢測(cè)出來(lái)的重合點(diǎn)有可能并不是真正的重合點(diǎn)，存在誤差。如果控制實(shí)際閘門的兩個(gè)重合點(diǎn)處的誤差能夠一樣，則可以大致上消除誤差的影響，從而大幅度提高測(cè)量精度，在一個(gè)最小公倍數(shù)周期內(nèi)同一個(gè)位置處開(kāi)門和關(guān)門，盡管開(kāi)門和關(guān)門都存在一定的誤差，但是由于線路的穩(wěn)定性，可以獲得很高的測(cè)量精度。其精確度決定于重合檢測(cè)線路分辨率的精確度，通常線路分辨率精度能夠達(dá)到ns (10_9)，而利用檢測(cè)線路分辨率的穩(wěn)定性，測(cè)量分辨率能夠可以達(dá)到10_12。所以可以通過(guò)重合檢測(cè)分辨率的穩(wěn)定性來(lái)提高測(cè)量精度。如圖1所示，通過(guò)延遲移相的途徑獲得模糊區(qū)的邊沿，并對(duì)此出現(xiàn)的信號(hào)構(gòu)成測(cè)量門時(shí)的開(kāi)、關(guān)信號(hào)提高分辨率。
[0020]邊沿效應(yīng)的大量進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了這個(gè)效應(yīng)具有適應(yīng)于不同物理量測(cè)量的重要價(jià)值。信號(hào)間頻率關(guān)系簡(jiǎn)單時(shí)，單調(diào)的相位變化會(huì)串行地形成檢測(cè)的模糊區(qū)；但是信號(hào)間頻率關(guān)系復(fù)雜時(shí)，通過(guò)延遲移相等手段也會(huì)并行地形成多個(gè)檢測(cè)的模糊區(qū)。
[0021]為了建立模糊區(qū)并且有一個(gè)可利用的邊沿效應(yīng)，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:采用了兩個(gè)并行的重合檢測(cè)線路并且通過(guò)延遲移相的方法使得兩路信號(hào)在重合檢測(cè)時(shí)有附加的微小相位差增量。這樣就會(huì)使得一路信號(hào)原來(lái)處于檢測(cè)的模糊區(qū)的邊沿的某一個(gè)或幾個(gè)重合態(tài)會(huì)由于相位差的增大而跑出邊沿區(qū)之外。通過(guò)圖1中并行的邊沿效應(yīng)的線路使得這種出現(xiàn)重合檢測(cè)差異的邊沿狀態(tài)被選擇作為計(jì)數(shù)測(cè)量的閘門的開(kāi)啟和關(guān)閉控制。這樣閘門的開(kāi)和關(guān)都處于兩個(gè)信號(hào)間的相同相位狀況，這也保證了量化誤差最大限度的消除。如圖3所示，這里為了獲得模糊區(qū)的邊沿信息，兩路重合檢測(cè)線路的輸出分辨反相和延遲。反相的目的是為了把發(fā)生重合檢測(cè)信息丟失的邊沿位置的信息檢出，而對(duì)應(yīng)的一路延遲則是為了抵消反相器的延遲。
[0022]關(guān)于延遲值的選擇，由于信號(hào)間相位關(guān)系的多樣性可能的模糊區(qū)的寬度也會(huì)不一樣。延遲值的大小要使得在一個(gè)最小公倍數(shù)周期內(nèi)處于并行的模糊區(qū)邊沿的重合態(tài)能夠在延遲后被丟失。
[0023]圖2并行的邊沿效應(yīng)波形圖很好地說(shuō)明了工作的過(guò)程。由于對(duì)被測(cè)信號(hào)的延遲移相，原來(lái)處于相位重合檢測(cè)分辨率限制形成的被捕捉重合信息模糊區(qū)的邊沿的檢出脈沖信號(hào)，就會(huì)因?yàn)樘幱跈z測(cè)模糊區(qū)的邊沿的臨界位置因?yàn)楸粶y(cè)信號(hào)的延遲移相，相位差值增加而被處于模糊區(qū)的外側(cè)，用這樣的方法獲得的閘門開(kāi)啟和關(guān)閉信號(hào)保證了信號(hào)間完全相同的相位狀態(tài)，也就是得到了更嚴(yán)格的相位群的同步狀態(tài)，能夠最大限度地抑制測(cè)量中的量化誤差，具體計(jì)算公式如下:
[0024]設(shè)參考信號(hào)為，被測(cè)信號(hào)為f2，計(jì)數(shù)值分別為N1, N2，信號(hào)通過(guò)延遲邏輯形成的閘門和比對(duì)信號(hào)構(gòu)成群同步關(guān)系，消除了測(cè)量中的量化誤差，提高了測(cè)量精度，且被測(cè)頻率f — f
/2-,1W0
[0025]結(jié)合框圖1和波形圖2我們看到了，由于對(duì)&信號(hào)的延遲移相，原來(lái)處于相位重合檢測(cè)分辨率限制形成的被捕捉重合信息模糊區(qū)的邊沿的檢出脈沖信號(hào)，如圖2中上半部的重合檢出信號(hào)脈沖的行的第二個(gè)，就會(huì)因?yàn)樘幱跈z測(cè)模糊區(qū)的邊沿的臨界位置因?yàn)?信號(hào)的延遲移相，相位差值增加而被處于模糊區(qū)的外側(cè)。這就出現(xiàn)了在圖2的下半部，重合檢出信號(hào)脈沖的行的第二個(gè)被丟失掉。用框圖的方法，這個(gè)信息是最容易捕捉的。而所謂最嚴(yán)格重合的信息，如重合檢出信號(hào)脈沖的行的第一個(gè)則是掩蓋在所有檢出信息中難以獲得。以這樣的方法獲得的“變化”信息產(chǎn)生的閘門開(kāi)啟和關(guān)閉信號(hào)保證了信號(hào)間完全相同的相位狀態(tài)，也就是得到了更嚴(yán)格的相位群的同步狀態(tài)。能夠最大限度地抑制測(cè)量中的量化誤差。
[0026]綜上所述,在FPGA片內(nèi)設(shè)計(jì)出的相位重合檢測(cè)電路如圖4所示。
[0027]首先，頻率信號(hào)通過(guò)一個(gè)非門延遲和與門得到與輸入方波信號(hào)同頻的窄脈沖信號(hào)，然后，將兩路信號(hào)的脈沖信號(hào)通過(guò)一個(gè)與門，用這樣的方法找重合點(diǎn)，在兩路信號(hào)脈沖同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，此時(shí)就可以認(rèn)為兩路信號(hào)的上升沿重合，兩路信號(hào)相與就不是低電平，而是在輸出端會(huì)得到一個(gè)窄脈沖，這就是相位重合脈沖。
[0028]可調(diào)的延遲單元的作用是使得波形的脈沖寬度可調(diào)節(jié)，脈沖寬度被調(diào)到適合的寬度之時(shí)，也就是測(cè)量結(jié)果達(dá)到最準(zhǔn)確度之時(shí)。最合適的脈沖寬度就是在調(diào)節(jié)頻率值時(shí)頻率值不能被測(cè)量的瞬間產(chǎn)生的。在電路中加入一個(gè)D觸發(fā)器，這樣可以減少一半的重合點(diǎn)數(shù)目，對(duì)于計(jì)算和實(shí)驗(yàn)都更加有利。如圖4所示，當(dāng)參考信號(hào)&和被測(cè)信號(hào)fx發(fā)生相位重合后的信號(hào)輸入給D觸發(fā)器，在&的上升沿時(shí)對(duì)fx進(jìn)行采樣，可以保證fx的上升沿在每次相位重合時(shí)總是落后于f。的上升沿，D觸發(fā)器的反相端連接到下一級(jí)的與門，也就是相位差是以fo為參考的，可以確保相位差的“單行性”。
[0029]根據(jù)我們前面的工作，可以看到最有利于邊沿效應(yīng)應(yīng)用的條件就是兩個(gè)比對(duì)的對(duì)象之間存在著一個(gè)集中的測(cè)量模糊區(qū)。為此，比對(duì)的參數(shù)之間連續(xù)的單調(diào)變化特征是其中的一個(gè)重要的特性。因?yàn)檫@樣才能使得小于因?yàn)闄z測(cè)分辨率的數(shù)值集中在一起成了具有邊沿的模糊區(qū)。通常，準(zhǔn)確的被測(cè)量值應(yīng)該在模糊區(qū)的中心位置。但是在更廣泛的情況下，沒(méi)有誤差的這一點(diǎn)是很難得到的。
[0030]上述關(guān)于具有邊沿的模糊區(qū)的表現(xiàn)實(shí)質(zhì)上是串行特征的模糊區(qū)的邊沿狀況和效應(yīng)，在廣泛的比對(duì)、測(cè)量中這種情況畢竟并不多。針對(duì)類似于圖2狀況的相位差情況的分布，從串行特征的表現(xiàn)是不會(huì)有集中的有邊沿的模糊區(qū)的。此時(shí)通過(guò)對(duì)信號(hào)間的一路進(jìn)行微小的延遲移相，就會(huì)使得在眾多的相位差的狀況中原來(lái)處于最小公倍數(shù)周期中離散狀況下的重合檢測(cè)分辨率邊沿的特定相位差值由原來(lái)勉強(qiáng)能夠檢出相位重合信息的情況演變成為因?yàn)橄辔徊钪档脑黾佣鴣G失相位重合信息。這種延遲移相導(dǎo)致相位重合信息的反轉(zhuǎn)說(shuō)明了原來(lái)信號(hào)間處于確定的某一并行的模糊區(qū)的邊沿狀態(tài)。即使信號(hào)間的相位狀況再?gòu)?fù)雜，由于確知了并行的模糊區(qū)的邊沿并以這樣的信息構(gòu)成測(cè)量閘門的開(kāi)、關(guān)控制，因此測(cè)量的分辨率和有集中模糊區(qū)的情況下借助于邊沿效應(yīng)獲得的精度是相同的。
[0031]同樣，在寬范圍的頻率測(cè)量中即使從總體上模糊區(qū)并不集中但是通過(guò)移相仍然可以分析局部的動(dòng)態(tài)處理所產(chǎn)生的多個(gè)小模糊區(qū)的比較、處理的問(wèn)題。在原有的信號(hào)間的相位關(guān)系下通過(guò)微小的移相，會(huì)造成部分離散的信號(hào)關(guān)系之間出現(xiàn)多個(gè)局部的模糊區(qū)。由于動(dòng)態(tài)調(diào)整的原因，也會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的模糊區(qū)的邊緣。所以照樣也會(huì)因?yàn)檫@樣的邊沿效應(yīng)的出現(xiàn)而獲得極高的精度。這要在器件分辨率的限制下，發(fā)揮其高穩(wěn)定度，能夠抓住可以重復(fù)利用的特定的、一致性等性能很好的相位數(shù)值。這里需要處理、分析的、甚至包括補(bǔ)償?shù)墓ぷ魇潜仨氉龊玫?。這里要針對(duì)信號(hào)間的量化相位差的步進(jìn)值來(lái)考慮“動(dòng)態(tài)-移相”的程度問(wèn)題。
【權(quán)利要求】
1.一種基于邊沿效應(yīng)的并行的頻率和周期性信號(hào)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，確定測(cè)量的模糊區(qū)及其邊沿，盡量獲得單調(diào)的測(cè)量對(duì)象參數(shù)的變化，當(dāng)信號(hào)間頻率關(guān)系簡(jiǎn)單時(shí)，單調(diào)的相位變化會(huì)串行地形成檢測(cè)的模糊區(qū)；當(dāng)信號(hào)間頻率關(guān)系復(fù)雜時(shí)，通過(guò)延遲移相會(huì)并行地形成多個(gè)檢測(cè)的模糊區(qū)，通過(guò)延遲移相后，原先的處于模糊區(qū)邊沿外的相位差關(guān)系，會(huì)進(jìn)入相位重合檢測(cè)區(qū)；或者反過(guò)來(lái)，原先的處于模糊區(qū)邊沿內(nèi)的相位差關(guān)系，會(huì)移出相位重合檢測(cè)區(qū)；用這樣的信息構(gòu)成測(cè)量的閘門時(shí)間進(jìn)行并行的頻率和周期性信號(hào)測(cè)量，可以大大提高測(cè)量的分辨率。
2.如權(quán)利要求1所述的基于邊沿效應(yīng)的并行的頻率和周期性信號(hào)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，為了建立模糊區(qū)并且有一個(gè)可利用的邊沿效應(yīng)，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:采用了兩個(gè)并行的重合檢測(cè)線路并且通過(guò)對(duì)一路信號(hào)在重合檢測(cè)前延遲移相的方法使得兩路信號(hào)在重合檢測(cè)時(shí)有附加的微小相位差增量，這樣就會(huì)使得一路信號(hào)原來(lái)處于檢測(cè)的模糊區(qū)的邊沿的某一個(gè)或幾個(gè)重合態(tài)會(huì)由于相位差的增大而跑出邊沿區(qū)之外，這種出現(xiàn)重合檢測(cè)差異的邊沿狀態(tài)被選擇作為計(jì)數(shù)測(cè)量的閘門的開(kāi)啟和關(guān)閉控制，這樣閘門的開(kāi)啟和關(guān)閉都處于兩個(gè)信號(hào)間的相同相位狀況，保證了量化誤差最大限度的消除。
3.如權(quán)利要求2所述的基于邊沿效應(yīng)的并行的頻率和周期性信號(hào)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于:延遲移相值的大小要使得在一個(gè)最小公倍數(shù)周期內(nèi)處于并行的模糊區(qū)邊沿的重合態(tài)能夠在延遲后被丟失。
4.如權(quán)利要求2所述的基于邊沿效應(yīng)的并行的頻率和周期性信號(hào)參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，由于對(duì)被測(cè)信號(hào)的延遲移相，原來(lái)處于相位重合檢測(cè)分辨率限制形成的被捕捉重合信息模糊區(qū)的邊沿的檢出脈沖信號(hào)，就會(huì)因?yàn)樘幱跈z測(cè)模糊區(qū)的邊沿的臨界位置因?yàn)楸粶y(cè)信號(hào)的延遲移相，相位差值增加而被處于模糊區(qū)的外側(cè)，用這樣的方法獲得的閘門開(kāi)啟和關(guān)閉信號(hào)保證了信號(hào)間完全相同的相位狀態(tài)，也就是得到了更嚴(yán)格的相位群的同步狀態(tài)，能夠最大限度地抑制測(cè)量中的量化誤差，具體計(jì)算公式如下: 設(shè)參考信號(hào)為，被測(cè)信號(hào)為f2，計(jì)數(shù)值分別為N1, N2，信號(hào)通過(guò)延遲邏輯形成的閘門和比對(duì)信號(hào)構(gòu)成群同步關(guān)系，消除了測(cè)量中的量化誤差，提高了測(cè)量精度，且被測(cè)頻率 AT/2 =/；1。.2 1 N1
【文檔編號(hào)】G01R23/10GK103529293SQ201310413488
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】周渭, 李智奇, 白麗娜, 陳發(fā)喜, 宣宗強(qiáng), 于建國(guó), 宋慧敏, 韋中 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)