[发明专利]高精度频率测量系统及方法

权利要求书

1.一种高精度频率测量系统，其特征在于，包括：

模数转换模块，接收模拟中频信号，用于将所述模拟中频信号转换为数字中频信号；

混频模块，其输入端连接所述模数转换模块的输出端，用于产生两路正交的本地载波以将所述数字中频信号变频到数字基带信号；

抽取滤波模块，其输入端连接所述混频模块的输出端，用于对所述数字基带信号进行低通滤波与抽取处理以降低数据速率得到短数据；

傅立叶变换模块，其输入端连接于所述抽取滤波模块的输出端，用于将所述短数据进行离散傅立叶变换得到频域信号；

测频模块，其输入端连接所述傅立叶变换模块的输出端，基于傅立叶变换的频域信号中幅度最大值及相邻的两个计算值，采用三点插值测频得到第一频率测量值；

扫描模块，其输入端连接所述测频模块的输出端，以所述第一频率测量值为中心，在扫描范围内采用步进扫描，按照傅立叶变换方式逐点计算幅度最大值，得到扫描的第二频率测量值；

选择器，其输入端分别连接所述测频模块及扫描模块的输出端，用于选择第一频率测量值与第二频率测量值中任意一个作为频率测量的结果。

2.根据权利要求1所述的高精度频率测量系统，其特征在于，所述混频模块包括频率源与乘法器，所述频率源采用直接频率合成器实现，产生两路正交的本地载波；通过两路乘法器分别对应连接第一混频电路、第二混频电路，将数字中频信号下变频到数字基带信号。

3.根据权利要求1所述的高精度频率测量系统，其特征在于，所述抽取滤波电路包括积分梳状滤波器、半带滤波器、FIR滤波器、可变抽取器与多个旁路选择电路，其中，所述积分梳状滤波器、半带滤波器、FIR滤波器与可变抽取器的首位依次相连，且所述积分梳状滤波器、半带滤波器、FIR滤波器与可变抽取器均对应并联一个旁路选择电路。

4.根据权利要求1所述的高精度频率测量系统，其特征在于，所述测频模块包括幅值排序电路与三点插值电路，所述幅值排序电路，用于根据离散傅立叶变换所得的幅值大小进行排序得到幅度最大值；所述三点插值电路，用于根据幅度最大值以及其相邻两个计算值为依据，利用三点插值算法计算得到第一频率测量值。

5.根据权利要求1所述的高精度频率测量系统，其特征在于，所述扫描模块为精细扫描电路，用于根据三点插值测频得到第一频率测量值为中心，在扫描范围内采用小频率步进，按照傅立叶变换方式进行计算，得到对应的幅值最大点为第二频率测量值。

6.根据权利要求1所述的高精度频率测量系统，其特征在于，所述选择器为二选一电路。

7.根据权利要求1所述的高精度频率测量系统，其特征在于，还包括：参数配置模块，其用于根据外部输入的配置信息对所述傅立叶变换模块中数据长度、抽取滤波模块的抽取倍数、滤波系数与旁路选择电路进行参数配置。

8.根据权利要求1所述的高精度频率测量系统，其特征在于，还包括：时钟模块，其用于根据外部输入的配置信息产生各个模块所需的时钟信号。

9.一种高精度频率测量方法，其特征在于，包括：

将模拟中频信号进行模数转换生成数字中频信号；

利用混频模块产生两路正交的本地载波，将数字中频信号变频到数字基带信号；

对所述数字基带信号进行低通滤波与抽取处理，以降低数据速率得到短数据；

将所述短数据进行离散傅立叶变换得到其对应的频域信号；

基于傅立叶变换中频域信号的幅度最大值及相邻的两个计算值，采用三点插值测频得到第一频率测量值；

以所述第一频率测量值为中心，在扫描范围内采用小频率步进，按照傅立叶变换方式进行计算，根据幅度最大值得到扫描的第二频率测量值；

选择第一频率测量值与第二频率测量值中任意一个作为频率测量的结果。

10.根据权利要求9所述的高精度频率测量方法，其特征在于，所述在扫描范围内采用小频率步进，采用傅立叶变换方式进行计算，根据幅度最大值得到扫描的第二频率测量值的步骤，包括：

确定扫描范围和扫描步进m，在扫描范围内以第一频率测量值为中心；按照以下公式进行扫描计算：

式中，x[n]为数据序列，X[m]中幅值最大的点所对应的频率即为测量结果，m为小数，其取值代表所扫描的频率点。