高精度测频系统设计

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1、高精度测频系统设计张志文，田园，李剑（西安工业大学电子信息工程学院，西安710032）摘要：高精度频率测量技术在许多领域都占据着十分重要的地位，常用的测频方法精度低，不能满足高精度测量的要求，为了解决该问题，文中采用分频段、多周期同步测量和游标内插法相结合的方式设计了测量范围在0.1～5MHz内的高精度测频系统。其中重点介绍了游标内插法基本原理，根据其工作原理设计了测量电路。最后通过电路仿真和误差分析表明该测频系统有较高的测量精度，并且说明采用游标内插法可进一步提高系统的测量精度。关键词：频率测量；游标内插法；分频段；精度中图号：TM935.4文献标志

2、码：HighprecisionfrequencymeasurementsystemdesignZHANGZhi-wen,TIANYuan，LIJian（SchoolofElectronicInformationEngineering,Xi`anTechnologicalUniversity,Xi`an710032,China）Abstract:Highprecisionfrequencymeasurementtechniquesoccupyaveryimportantpositioninmanyareas.Theprecisionofcommonfre

3、quencymeasurementmethodsarelow,anditcannotmeethighprecisionrequirement.Inordertosolvetheproblem,thispaperdesignsahighprecisionfrequencymeasurementsystemintherangeof0.1~5MHzbyuseingfrequencydivision,multi-cyclesynchronousfrequencymeasurementandcursorinterpolation,andhighlightsthe

4、basicprincipleofcursorinterpolation,anddesignsameasurementcircuit.Finally,thecircuitsimulationanderroranalysisshowthatthereishighprecisioninthesystem,andcursorinterpolationcanfurtherimprovesystemaccuracy.Keywords:frequencymeasurement;cursorinterpolation;frequencydivision;precisi

5、on朗读显示对应的拉丁字符的拼音 字典高精度频率测量在无线通信、脉冲雷达测距、电磁波测距、卫星导航等很多领域有着广泛的应用。目前，常用的测频方法有测频法、测周法、多周期同步测频法等，但都存在较大的测量原理误差,即±1个脉冲计数误差，因此如何克服该误差的影响是高精度频率测量技术需要重点解决的问题。文中设计的高精度测频系统采用游标内插法对多周期同步测频法的±1个脉冲误差进行量化,使得该误差得到了进一步降低。1高精度测频系统原理目前，常用的多周期同步测频法是将被测信号fx和标准频率信号fy分别输入到两个计数器进行同步、多个周期的计数，计数值分别为Nx、Ny，

6、则被测信号频率为:fx=fy×Nx/Ny。由于内置闸门时间开始（关闭）时，两个计数器并不立即开始（停止）计数，而是等到被测信号下一个同相位触发沿到来才打开（关闭）同步门开始（停止）计数，因此实际闸门时间Tx是被测信号周期的整数倍，消除了对被测信号fx计数时产生的±1个脉冲误差，而使测量误差转化为对标准频率信号fy计数时产生的±1个脉冲误差[1]。此方法的测量精度与闸门时间Tx和标准频率fy有关，即δ=1/(Tx×fy)，要提高测量精度,须增大闸门时间或提高标准信号频率。但实际上闸门时间不能太大，并且标准信号频率的提高也受到一定的限制，因此为了进一步减小

7、测量误差,本文采用分频段、多周期同步测量和游标内插法相结合的方法来实现，即粗测、精测和时间间隔测量。粗测是为了根据被测信号fx来选择适当的闸门时间Tx，将被测信号fx分为若干频率段，不同频率段对应不同比较值Nx1，即不同的闸门时间Tx；游标内插法可在不提高标准频率信号的前提下，减小标准频率信号fy计数时产生的±1个脉冲误差的影响。通过以上方法可有效减小频率测量误差。如表1所示，系统将0.1～5MHz范围内的被测信号fx划分为7个频率段，标准频率信号fy选为20MHz，当不加游标内插法时，可保证在较短的测量时间内误差不低于10-6。表1测量系统频率段划分

8、及误差分析Tab.1Frequencydivisionanderroranalysisofme