本發(fā)明涉及測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種短時(shí)間間隔調(diào)制域測(cè)量時(shí)序設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

在電子測(cè)量領(lǐng)域，隨著脈沖調(diào)制、數(shù)字調(diào)制、線性調(diào)制、捷變頻等調(diào)制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用推廣，其對(duì)現(xiàn)代調(diào)制域分析儀提出更高的要求。為滿足新的需求，現(xiàn)代調(diào)制域分析要具備采樣間隔更短、分析帶寬更大、分辨率更高等測(cè)量要求。調(diào)制域分析通過對(duì)被測(cè)信號(hào)高速連續(xù)無死區(qū)測(cè)量，精確表征被測(cè)信號(hào)的瞬態(tài)特性，典型測(cè)量時(shí)序圖如圖1所示。

圖1中，通過原始閘門Tf對(duì)被測(cè)信號(hào)同步后產(chǎn)生同步閘門Ts，使用同步閘門對(duì)被測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)為Ns，使用高速時(shí)基信號(hào)在同步閘門Ts內(nèi)計(jì)數(shù)測(cè)量閘門時(shí)間T。這里存在一個(gè)問題是，由于時(shí)基信號(hào)與同步閘門不同步，存在一個(gè)±1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基誤差。為了提高測(cè)量分辨率，還需要對(duì)閘門前沿誤差和后沿誤差進(jìn)行精密時(shí)間測(cè)量，因此測(cè)量計(jì)算如下：

f1＝Ns/(T1+ΔT1-ΔT2) (1)

目前內(nèi)插誤差測(cè)量無論是采用模擬內(nèi)插法、游標(biāo)法，還是采用數(shù)字內(nèi)插法，有效內(nèi)插誤差測(cè)量數(shù)據(jù)相對(duì)閘門后沿有一個(gè)固定時(shí)間延遲，目前高精度數(shù)字延遲邏輯單元測(cè)量的數(shù)據(jù)相對(duì)閘門后沿最小有100ns多的固定延遲(也可稱為重觸發(fā)時(shí)間)。傳統(tǒng)方法中采用閘門高低期間分成兩個(gè)數(shù)據(jù)處理通道，在閘門高期間對(duì)閘門低期間的時(shí)間數(shù)據(jù)提取，在閘門低期間對(duì)閘門高期間的時(shí)間數(shù)據(jù)提取，雙通道同時(shí)處理數(shù)據(jù)流，最終的計(jì)算結(jié)果再整合為一個(gè)數(shù)據(jù)流，一方面可降低數(shù)據(jù)處理速度，另一方面實(shí)現(xiàn)無死區(qū)測(cè)量。

調(diào)制域分析在一個(gè)閘門內(nèi)的產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包括事件計(jì)數(shù)、時(shí)間間隔(時(shí)基計(jì)數(shù))、前內(nèi)插(ΔT1)、后內(nèi)插(ΔT2)，由此可準(zhǔn)確計(jì)算出相應(yīng)時(shí)間內(nèi)頻率值，其中事件計(jì)數(shù)、時(shí)基計(jì)數(shù)在閘門后沿到達(dá)后直接得到，而內(nèi)插測(cè)量值由于存在的固定延遲差，在閘門沿相應(yīng)延遲后產(chǎn)生測(cè)量結(jié)果。以高閘門測(cè)量處理為例子，測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的時(shí)序圖如圖2所示。

圖2中，ΔT0為內(nèi)插測(cè)量的固定延遲，由于ΔT0為一個(gè)固定值，根據(jù)不同內(nèi)插補(bǔ)償方法，其時(shí)間大小不等，現(xiàn)在最新使用的高精度TDC測(cè)量方案，其延遲也在100ns以上。Tg1閘門的時(shí)間間隔的測(cè)量數(shù)據(jù)中最后產(chǎn)生的是后沿內(nèi)差值ΔTg12，因此為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的有效，只能在ΔTg12數(shù)據(jù)產(chǎn)生后進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。

一種實(shí)現(xiàn)算法是“順序推延”：若閘門時(shí)間大于ΔT0，所有測(cè)量數(shù)據(jù)在閘門低期間都能夠出現(xiàn)，因此Tg1閘門時(shí)間參數(shù)運(yùn)算“推延”到Tg2期間進(jìn)行提取，這樣可保證每次計(jì)算結(jié)果的正確性。這種方法的缺點(diǎn)是依據(jù)閘門啟動(dòng)數(shù)據(jù)流運(yùn)算，每次運(yùn)算的時(shí)間是閘門的二倍，如果閘門時(shí)間很大，其測(cè)量一次結(jié)果的時(shí)間就會(huì)非常長，效率很低，而且閘門受ΔT0限制。

還有一種方法是根據(jù)ΔT0的大小直接在緊鄰閘門后延遲相應(yīng)時(shí)間，然后啟動(dòng)數(shù)據(jù)運(yùn)算流程。該方法在閘門較大時(shí)，可極大縮短一次測(cè)量處理時(shí)間，效率得到極大提高。但由于延遲時(shí)間的確定還是以低閘門作為時(shí)間參考，因此閘門的大小必須大于ΔT0才能滿足ΔT0延遲時(shí)間的處理，也就是說ΔT0限制了閘門設(shè)計(jì)不能小于ΔT0。而且實(shí)際電路的存在一定的時(shí)間誤差，實(shí)際的測(cè)試中ΔT0值根據(jù)重觸發(fā)的時(shí)間大小會(huì)有一個(gè)小范圍的波動(dòng)，因此延遲時(shí)間設(shè)置要比ΔT0大一些，也進(jìn)一步增加一次測(cè)量時(shí)間。

因此根據(jù)低閘門期間處理高閘門通道數(shù)據(jù)、高閘門期間處理低閘門通道數(shù)據(jù)的方法，現(xiàn)代技術(shù)方案對(duì)于調(diào)制域分析，時(shí)間間隔被限制在100ns以上，甚至更高，也制約了調(diào)制域分析短時(shí)間間隔對(duì)捷變頻、線性變頻測(cè)量的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出一種短時(shí)間間隔調(diào)制域測(cè)量時(shí)序設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種短時(shí)間間隔調(diào)制域測(cè)量時(shí)序設(shè)計(jì)方法，包括：測(cè)量數(shù)據(jù)輸出時(shí)間排列單元、各數(shù)據(jù)有效串并結(jié)構(gòu)單元、測(cè)量有效反饋信號(hào)產(chǎn)生單元、運(yùn)算處理單元；

所述測(cè)量數(shù)據(jù)輸出時(shí)間排列單元將每個(gè)測(cè)量單元的一次測(cè)量中各種參數(shù)數(shù)據(jù)按照時(shí)間順序進(jìn)行排列，并根據(jù)此順序設(shè)計(jì)各數(shù)據(jù)有效串并結(jié)構(gòu)單元；

所述各數(shù)據(jù)有效串并結(jié)構(gòu)單元為每種測(cè)量參數(shù)的輸出的前后關(guān)系構(gòu)建串并流程，選擇最后一種測(cè)量數(shù)據(jù)輸出的時(shí)刻作為一次有效測(cè)量流程的結(jié)束；

所述測(cè)量有效反饋信號(hào)產(chǎn)生單元，使用反饋信號(hào)啟動(dòng)測(cè)量單元；

所述運(yùn)算處理單元負(fù)責(zé)算法的實(shí)現(xiàn)、高低閘門兩個(gè)通道測(cè)量的數(shù)據(jù)無隙整合，通過高速接口讀取測(cè)量數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最終的運(yùn)算、處理及顯示。

該方法的測(cè)量機(jī)制為：

在一次測(cè)量時(shí)間中每種參數(shù)更新提供一種有效標(biāo)志，更新失敗產(chǎn)生數(shù)據(jù)失效標(biāo)志，在串行流程中產(chǎn)生一次數(shù)據(jù)失效標(biāo)志，本次測(cè)量摒棄，開始下次測(cè)量；串行關(guān)系流程中前一級(jí)使能后一級(jí)的數(shù)據(jù)判斷，依次類推；并行流程中有一個(gè)判斷出失效就判斷并行流程失效；只有串聯(lián)的最后一種數(shù)據(jù)判斷產(chǎn)生有效標(biāo)志才能使能本次測(cè)量運(yùn)算處理；整個(gè)過程完成一次數(shù)據(jù)有效反饋機(jī)制，數(shù)據(jù)標(biāo)志作為有效使能運(yùn)算的開始，一次測(cè)量結(jié)果有效就立刻運(yùn)算處理；同時(shí)，測(cè)量運(yùn)算啟動(dòng)和所有參數(shù)數(shù)據(jù)的有效到達(dá)綁定一起。

可選地，所述測(cè)量機(jī)制中，閘門的前內(nèi)插和后內(nèi)插測(cè)量采用分別處理方式，即閘門的前內(nèi)插都是由一個(gè)測(cè)量單元完成，閘門的后內(nèi)插都是由另一個(gè)獨(dú)立的測(cè)量單元完成。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)時(shí)序簡化，成本低，無需額外電路設(shè)計(jì)，易用于用可編程器實(shí)現(xiàn)；

(2)對(duì)于擁有本發(fā)明測(cè)量反饋機(jī)制的專用器件，可直接使用發(fā)明的方法達(dá)到優(yōu)化時(shí)序，提高效率的目的；

(3)本發(fā)明的方法可用于相類似的無死區(qū)數(shù)據(jù)流提取流程中，通用性較強(qiáng)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中典型的無死區(qū)測(cè)量時(shí)序圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中高閘門測(cè)量數(shù)據(jù)流處理流程圖；

圖3為本發(fā)明的一種短時(shí)間間隔調(diào)制域測(cè)量時(shí)序設(shè)計(jì)方法的原理圖；

圖4為本發(fā)明設(shè)計(jì)方法的有效數(shù)據(jù)輸出時(shí)間圖；

圖5為本發(fā)明的串并流程圖；

圖6為應(yīng)用本發(fā)明的測(cè)量機(jī)制的數(shù)據(jù)處理流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

現(xiàn)有技術(shù)的短時(shí)間間隔測(cè)量時(shí)序處理受閘門大小的限制，一次測(cè)量時(shí)間長，效率低。

本發(fā)明提出了一種有效測(cè)量數(shù)據(jù)輸出反饋機(jī)制，舍棄傳統(tǒng)的以時(shí)間閘門高低期間處理數(shù)據(jù)的方法，擺脫閘門的時(shí)間限制，進(jìn)一步縮短調(diào)制域分析的時(shí)間間隔，對(duì)于閘門時(shí)間較長時(shí)可大幅度縮減一次測(cè)量時(shí)間，提高了數(shù)據(jù)處理流程效率。

現(xiàn)有技術(shù)對(duì)時(shí)間間隔測(cè)量數(shù)據(jù)的提取是在閘門的某個(gè)區(qū)間完成，默認(rèn)所有數(shù)據(jù)在此期間都是有效更新，因此無法避免某個(gè)測(cè)量參數(shù)更新失敗的危險(xiǎn)，而導(dǎo)致本次測(cè)量錯(cuò)誤。

本發(fā)明根據(jù)一個(gè)閘門內(nèi)時(shí)間和計(jì)數(shù)等測(cè)量數(shù)據(jù)輸出的時(shí)間排列，每種測(cè)量參數(shù)的輸出的前后關(guān)系構(gòu)建串并流程，選擇最后一種測(cè)量數(shù)據(jù)輸出的時(shí)刻作為一次有效測(cè)量流程的結(jié)束，可最佳提取準(zhǔn)確測(cè)量數(shù)據(jù)，得到最終結(jié)果，本發(fā)明可排除任何一次無效測(cè)量，時(shí)序處理效率提高50％以上。

下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明提出了一種短時(shí)間間隔調(diào)制域測(cè)量時(shí)序設(shè)計(jì)方法，如圖3所示，包括：測(cè)量數(shù)據(jù)輸出時(shí)間排列單元、測(cè)量數(shù)據(jù)有效串并結(jié)構(gòu)單元、測(cè)量有效反饋信號(hào)產(chǎn)生單元、運(yùn)算處理單元。

測(cè)量數(shù)據(jù)輸出時(shí)間排列單元是將每個(gè)測(cè)量單元的一次測(cè)量中各種參數(shù)數(shù)據(jù)按照時(shí)間順序進(jìn)行排列，并根據(jù)此順序設(shè)計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)有效串并結(jié)構(gòu)單元。

測(cè)量數(shù)據(jù)有效串并結(jié)構(gòu)單元為每種測(cè)量參數(shù)的輸出前后關(guān)系構(gòu)建串并流程，選擇最后一種測(cè)量數(shù)據(jù)輸出的時(shí)刻作為一次有效測(cè)量流程的結(jié)束，可最佳提取準(zhǔn)確測(cè)量數(shù)據(jù)，得到最終結(jié)果，可排除任何一次無效測(cè)量，時(shí)序處理效率提高50％以上。

測(cè)量數(shù)據(jù)有效串并結(jié)構(gòu)單元中每級(jí)邏輯信號(hào)產(chǎn)生失敗會(huì)重新下次測(cè)量，只有所有測(cè)量參數(shù)的數(shù)據(jù)滿足有效才進(jìn)行產(chǎn)生測(cè)量有效反饋信號(hào)，然后使能運(yùn)算處理單元，產(chǎn)生測(cè)量結(jié)果，以上均可由可編程邏輯芯片實(shí)現(xiàn)。

測(cè)量有效反饋信號(hào)產(chǎn)生單元使用反饋信號(hào)啟動(dòng)測(cè)量運(yùn)算單元，舍棄傳統(tǒng)的以時(shí)間閘門高低期間處理數(shù)據(jù)的方法，擺脫閘門的時(shí)間限制，進(jìn)一步縮短調(diào)制域分析的時(shí)間間隔，對(duì)于閘門時(shí)間較長時(shí)可大幅度縮減一次測(cè)量時(shí)間，提高了數(shù)據(jù)處理流程效率。

運(yùn)算處理單元負(fù)責(zé)算法的實(shí)現(xiàn)、高低閘門兩個(gè)通道測(cè)量的數(shù)據(jù)無隙整合，通過高速接口讀取測(cè)量數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最終的運(yùn)算、處理及顯示。

圖3中，輸入到測(cè)量數(shù)據(jù)輸出時(shí)間排列單元的測(cè)量N1、N2、N3…為高閘門測(cè)量的次數(shù)，運(yùn)算處理單元輸出的D1、D2、D3…為相應(yīng)的次數(shù)產(chǎn)生最終的測(cè)量結(jié)果。下面結(jié)合具體的時(shí)序圖對(duì)本發(fā)明的測(cè)量機(jī)制進(jìn)行說明。

在調(diào)制域測(cè)量中，時(shí)間間隔各種參數(shù)數(shù)據(jù)的輸出相對(duì)閘門前沿和后沿的時(shí)刻是基本不變的，由圖2所示的高閘門測(cè)量數(shù)據(jù)流處理流程圖構(gòu)建出每個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)輸出的反饋信號(hào)標(biāo)志，得到如圖4所示的有效數(shù)據(jù)輸出時(shí)間圖。

從圖4可以看出，閘門Tg1的測(cè)量數(shù)據(jù)共有四個(gè)，分別為D11、D12、Dt、Ds，其中Dt、Ds為同一時(shí)間輸出，因此串并流程如圖5所示。

如圖5所示，在一次測(cè)量時(shí)間中每種參數(shù)更新提供一種有效標(biāo)志，更新失敗產(chǎn)生數(shù)據(jù)失效標(biāo)志，在串行流程中產(chǎn)生一次數(shù)據(jù)失效標(biāo)志，本次測(cè)量摒棄，開始下次測(cè)量。串行關(guān)系流程中前一級(jí)使能后一級(jí)的數(shù)據(jù)判斷，依次類推；并行流程中有一個(gè)判斷出失效就判斷并行流程失效。只有串聯(lián)的最后一種數(shù)據(jù)判斷產(chǎn)生有效標(biāo)志才能使能本次測(cè)量運(yùn)算處理。整個(gè)過程完成一次數(shù)據(jù)有效反饋機(jī)制，數(shù)據(jù)標(biāo)志作為有效使能運(yùn)算的開始，規(guī)避了因閘門時(shí)間的限制而產(chǎn)生數(shù)據(jù)處理時(shí)間浪費(fèi)，一次測(cè)量結(jié)果有效就立刻運(yùn)算處理，無需等待時(shí)間，效率大大提高。同時(shí)因?yàn)闇y(cè)量運(yùn)算啟動(dòng)和所有參數(shù)數(shù)據(jù)的有效到達(dá)綁定一起，可避免某個(gè)測(cè)量結(jié)果無效導(dǎo)致的本次測(cè)量錯(cuò)誤，提高數(shù)據(jù)分析的穩(wěn)定性。

把本發(fā)明的測(cè)量機(jī)制應(yīng)用于圖2中，新的數(shù)據(jù)處理流程如圖6所示：

閘門Tg1時(shí)間，閘門測(cè)量數(shù)據(jù)最后輸出的是ΔTg12，在此時(shí)刻產(chǎn)生數(shù)據(jù)有效標(biāo)志，進(jìn)而啟動(dòng)本次測(cè)量的運(yùn)算處理，從而使數(shù)據(jù)出流程的時(shí)間基準(zhǔn)從閘門時(shí)間擺脫出來，只跟本次測(cè)量數(shù)據(jù)有關(guān)。這樣閘門大小設(shè)置可以設(shè)置更小，調(diào)制域分析的最小時(shí)間間隔可進(jìn)一步縮短。

由于閘門的前內(nèi)插和后內(nèi)插測(cè)量采用分別處理方式，即閘門的前內(nèi)插都是由一個(gè)測(cè)量單元完成，閘門的后內(nèi)插都是由另一個(gè)獨(dú)立的測(cè)量單元完成，由測(cè)量單元本身產(chǎn)生的ΔT0在兩路通道中影響減半。因此只要保證2Tg＞ΔT0，可滿足每個(gè)獨(dú)立的測(cè)量單元都能夠正確測(cè)量前后內(nèi)插數(shù)值。這樣，調(diào)制域分析的最小時(shí)間間隔只要滿足Tg＞ΔT0/2，這種數(shù)據(jù)處理流程可正確實(shí)現(xiàn)所有的測(cè)量運(yùn)算，并且不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。

如果測(cè)量單元的重觸發(fā)時(shí)間為100ns，即ΔT0為100ns，Tg最小設(shè)置為55ns，相較現(xiàn)有技術(shù)方案，調(diào)制域分析的時(shí)間間隔減小了一倍。

本發(fā)明僅以高閘門測(cè)量為例進(jìn)行了闡述，低閘門與此方法相同，此處不做闡述。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)、實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，測(cè)量運(yùn)算處理流程上只需要提供有效反饋信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)時(shí)序上優(yōu)化，縮減數(shù)據(jù)處理時(shí)間，提高效率，大幅簡化了時(shí)序的設(shè)計(jì)難度和復(fù)雜度。

(2)、根據(jù)各參數(shù)數(shù)據(jù)的輸出的串并結(jié)構(gòu)，提供每種數(shù)據(jù)的有效標(biāo)志，并進(jìn)行級(jí)聯(lián)驅(qū)動(dòng)，可避免測(cè)量中某個(gè)參數(shù)失效導(dǎo)致測(cè)量錯(cuò)誤，提高了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

(3)、串并結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)產(chǎn)生的測(cè)量機(jī)制是建立在所有測(cè)量結(jié)果的基礎(chǔ)上，摒棄了以閘門時(shí)間作為數(shù)據(jù)提取的基準(zhǔn)的方法，避免受閘門大小的限制，可測(cè)量的最小時(shí)間閘門是重觸發(fā)時(shí)間的一半，大大提高短時(shí)間間隔調(diào)制域分析的能力。

(4)、根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，以此類推，更多的數(shù)據(jù)類型的提取可用此方法，產(chǎn)生有效反饋信號(hào)，可滿足相類似的無隙連續(xù)數(shù)據(jù)的提取流程設(shè)計(jì)，擴(kuò)展性強(qiáng)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。