[发明专利]基于中介源游标法的超高分辨率相位同步检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于中介源游标法的超高分辨率相位同步检测方法，属于时频测控技术领域。

背景技术

时间频率量的测量和比对在时频测控技术领域中具有很重要的地位。随着频率基标准器的准确度和稳定度的不断提高，也对相应的测量比对技术提出了更高的要求。没有与频标技术的提高相匹配的测量技术，目前的10^-14/τ的频率稳定度指标和为了检测频率基准所要求的1×10^-16以上的准确度测量的分辨率就无从实现。现代通讯、仪器仪表、导航、空间技术和电子技术则需要频率测量覆盖的范围宽，响应时间快。时频测量技术发展是和频率源精度的提高和应用面的扩大而同步进行的。其中不但包括了精密频率信号之间的比对，而且也包括了宽频率范围的从几乎直流、射频、微波甚至到光频的测量。深入了解时间频率计量的标准和方法不仅使我们对时间频率本身，而且对掌握其它物理量及其测量都是有益的。尤其在科学技术的各个学科、分支互相渗透、互相影响的情况下，深入研究和掌握时间及频率，对科学技术其它领域的工作会带来许多有益的帮助。

高精度的频率标准，一般是具有某些特定频率标称值的标准频率源，如现在常用的频率标准的频率标称值一般是10MHZ、5MHz、2.5MHz、1MHZ和100kHz等等。用于频率标准之间比对、测量的方法及设备，要求具有比普通频率信号的测量方法及设备高的多的测量分辨率和精度。而且对于某些频率标准的特殊指标来说，对测量方法及设备在测量速度、测量设备的带宽等指标方面，均提出了一定要求。另外，由于频率标准之间的比对往往是针对特定的频率值的，所以这种比对又较之任意频率值的测量具有其他一些特点。就这一方面来说，频标的比对又对相应的测量设备，也提供了一个比较方便的条件。

对于频率源的准确度及长期指标的比对，使用最多的是相位比对的方法。而在其稳定度的时畴比对中，许多传统的比对方案还在使用，如频差倍增、双混频时差法等，但是设备的工艺和线路设计有所改进。对频率源的相位噪声的频畴测量中，松锁相回路法和紧锁相回路法也还没有失去其在精度上的先进性。

按照各种不同的频率测量方法的比较，直接计数的方法具有简单的结构和很宽的频率测量范围，但是由于存在着±1个数的计数误差，测量精度是不高的。针对这个误差的技术改进，模拟内插、游标法、宽带相位重合检测以及借助于短时间间隔电容充电与高速A/D转换的测量方法都是现行被广泛应用的技术。这些方法主要是针对宽频率范围的频率测量而应用的。其中，设计优良的仪器在宽频率范围内的测量分辨率能够达到10^-11/τ。在频标比对中，相位比对法、拍频法和双混频器时差测量的方法都具有高的比对精度，但是它们的测量范围全都很窄。其中，相位比对法常常被用于频标准确度和长期指标的比对，但是也很有希望被用于短期稳定度指标的测量，后两种比对方法主要用于短期稳定度的比对。从比对精度来看，在短稳比对方面，拍频法、双混频器时差法以及以频差倍增为基础的方法都有可能获得优于1×10^-13/τ的测量分辨率。因此，能在宽频率范围内实现高精度频标比对的方法非常值得研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种基于中介源游标法的超高分辨率相位同步检测方法。

一种基于中介源游标法的超高分辨率相位同步检测方法，包括以下步骤：用频率标准产生两个比对或同步信号f₁和f₂，两信号频率相同，但f₂经时延和f₁具有一定的相位差Δt。用另一频率标准产生中介源频率f_c，使其周期大于信号f₁和f₂的周期。将f_c与f₁送入相位同步检测电路I，它们的相位重合点作为开门信号即开启闸门；将f_c与f₂送入相位同步检测电路II，它们的相位重合点作为关门信号即关闭闸门；实际的闸门是f_c与f₁之间的相位重合点与f_c与f₂之间的相位重合点这两个重合点之间的时间间隔，在闸门时间内对中介源频率f_c进行计数，将计数结果N_c送入单位片机处理，最终显示f₁和f₂之间的相位差测量结果即相位同步结果。