[发明专利]一种基于移相同步的高精度测频装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于移相同步的高精度测频装置及方法，该装置包括主芯片、及分别与主芯片电性连接的闸门控制模块、标准频率合成及移相模块、待测频率计数器和标准频率计数器。本发明采用移相同步多周期测频，通过对标准信号进行移相，结合计数值的变化，在保证实际闸门和待测信号严格同步的情况下，实现了实际闸门上升沿和下降沿与标准信号的同步，有效消除了对待测信号和标准信号±1个周期的计数误差，大大提高了测频精度，实现了在整个测试频段的高精度测量。

技术领域

本发明属于高精度频率测量技术领域，具体涉及一种基于移相同步的高精度测频装置及方法。

背景技术

频率测量是测量领域的经典研究课题，精确的频率测量变得越来越重要，频率测量技术在航空航天、卫星制导、测试计量等领域有着十分重要的位置，频率测试的主要方法有：直接测频法，频差倍增法、模拟内插法，时间幅度转换法，多周期同步法，游标法等。上述测频方法都存在一定程度的误差，部分方法测试系统较复杂。

近年来发展起来的相检宽带测频法，用基于群相位关系的方法，对群相位重合点进行捕捉，实现了对频率的高分辨率测量。但这种方法在群周期太大时，闸门时间不可控，在相位量子太小时，群相位重合点难以准确捕捉，且易受到噪声影响。另外，这种方法对频率上限和下限的测量都有一定的限制。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种基于移相同步的高精度测频装置及方法，实现了实际闸门和标准信号的同步，消除了对频率信号计数的±1周期误差，大大提高了测量精度，且在整个测试频段内都有很高的精度。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于移相同步的高精度测频装置，包括主芯片、及分别与主芯片电性连接的闸门控制模块、标准频率合成及移相模块、待测频率计数器和标准频率计数器；所述闸门控制模块和待测频率计数器的输入端均输入待测信号，所述主芯片输入预置闸门信号至闸门控制模块以产生实际闸门信号，并分别输出至待测频率计数器和标准频率计数器，所述主芯片控制标准频率合成及移相模块产生可移相的标准信号，并输出至标准频率计数器。

进一步地，所述主芯片采用单片机，闸门控制模块采用D触发器，D触发器的引脚1、4连接供电电源，D触发器的引脚2与单片机的引脚25连接，D触发器的引脚3与待测信号输入插座连接，待测信号输入插座的另一端接地。

进一步地，所述标准频率合成及移相模块采用DDS频率合成器，DDS频率合成器的引脚1、2、3、4分别与单片机的引脚43、44、45、46连接，DDS频率合成器的引脚28、27、26、25分别与单片机的引脚47、2、3、4连接，DDS频率合成器的引脚5、10、24、19均接地，DDS频率合成器的引脚6、11、23、18连接供电电源，DDS频率合成器的引脚7与单片机的引脚28连接，DDS频率合成器的引脚8与单片机的引脚27连接，DDS频率合成器的引脚9与晶振的引脚3连接，晶振的引脚1、2均接地，晶振的引脚4连接供电电源，并通过并联的第九电容、第十电容、第十一电容接地，DDS频率合成器的引脚12通过第八电阻接地，DDS频率合成器的引脚20与第五电阻连接，DDS频率合成器的引脚21分别与第一电感和第六电阻连接，第一电感另一端分别与第二电感和第七电容连接，第二电感另一端分别与第四电容和第八电容连接，第五电阻、第六电阻、第七电容和第八电容另一端均接地，第一电感和第二电感两端分别并联有第五电容和第六电容，第四电容另一端与DDS频率合成器的引脚16连接，DDS频率合成器的引脚15分别与第三电阻、稳压器阴极及变阻器连接，第三电阻另一端连接供电电源，变阻器另一端分别与稳压器参考极和第七电阻连接，稳压器阳极和第七电阻另一端均接地。