一种新型高精度频标比对系统

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1、2010年2月宇航计测技术Feb．第30卷第1期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementV01．30．No．1文章编号：1000—7202(2010)01-0020一04中图分类号：TM935文献标识码：A一种新型高精度频标比对系统’郑胜峰1楼梅燕1王海2周渭2姚锡钦1(1．浙江工贸职业技术学院，浙江温州3250002．西安电子科技大学测控技术与仪器系，陕西西安710071)摘要基于对李沙育图进行图像处理的思想，从等效鉴相频率的原理出发，提出了一种新型的高精度频标比对系统。该系统可以捕捉图像翻转周期非常短的李沙育图，通过图

2、像处理可以比对频差比较大的信号。并且构成该系统的设备简单，精度却可以大大提高。关键词频标比对+李沙育图等效鉴相频率图像处理ANovelHighPrecisionFrequencyComparisonSystemZHENGSheng．fen91LOU‘Mei—yan2WANGHai2ZHOUWei2YAOXi—qinl(1．ZhejiangIndustry&TradeVocationalCollege，ZhejiangWenzhou3250002．MeasurementandControlTechnology&InstrumentsXidianuniversity，Sh

3、anxixi’an710071)AbstractAnewhighprecisionfrequencycomparisonsystembasedontheideaoftheLisaajouscurveprocessingandtheconceptoftheequivalentphasecomparisonfrequencyisintroducedinthispa—per．Lissajouscurvewithshortimagecycleperiodscanbecaughtandsignalswithlargefrequencydiffer-encecanbecompar

4、edbythissystem．Thesystemcanbebuiltupbysomesimpledevices．butthemea8一urementprecisioncanbeimprovedsignificantly．KeywordsIndexTerm—Frequencycomparison+LissajousI衍、eEquivalentphasecomparisonfrequencyImageprocessing1引言现在应用的频标比对设备大多是基于常用的频标比对技术有频差倍增法、差拍法和相位比对法等开发出来的。目前对于频标比对设备的改进都是基于器件的高速度和线路

5、的优化设计，所以精度提高都十分有限。利用最大公因子频率和最小公倍数周期可以得到等效鉴相频率，它是两信号之间相位差周期性变化的一种反映¨’2】。等效鉴相频率远大于两信号·基金项目：国家自然科学基金(60772135)(10703004)资助项目中的任何一个被测量信号的频率，所以以它为基础的测量可以获得更高的分辨力。李沙育图形法可用于两信号频率值之比小于10的整数的频标比对，所以测量精度不高。但是把等效鉴相频率和示波器上显示的李沙育图相结合，可以获得很高的测量精度p-，然而比对频差比较大的信号时，李沙育图的图像翻转周期非常短，观察起来非常困难。基于对李沙育图进行图像处理的

6、思想，从等效鉴相频率的原理出发，提出了一种新型的高精度频标比对系统。该系统可以捕捉图像翻转周期非常短的李沙育图，通过图像处理可以比对频差比较大的信号。并第1期一种新型高精度频标比对系统且构成该系统的设备简单，精度却可以大大提高。2系统组成及原理高精度频标比对系统的设计是从等效鉴相频率的原理出发，并且基于对李沙育图进行图像处理的思想。该系统由模拟示波器、图像采集设备和图像处理系统组成，系统组成框图如图1所示。图1系统组成框图因为信号输入数字示渡器会有量化误差，所以本系统选用模拟示波器。当待测频率和标准频率输入模拟示波器后。由于李沙育图形法没有使用示波器内部的同步系统，示

7、波器图形显示的完全是两个输入信号自身时间(相位)和幅度关系的相互融合，不会由于示波器同步问题而造成测量误差卜1。等效鉴相频率，并不是实际存在的频率，而是根据两个频率信号之间的相位差的变化，所反映的一种规律性的现象的周期性的相位反复表现出的相对相位移的满周期对应的频率值。设两频率石和六■=AT．。以=既。，其中A和B是两个互素的正整数，我们称厶。是两个频率的最大公因子频率，它的周期称为两个频率的最小公倍数周期，我们用L；。表示。我们可以从下图2两信号的相位关系中直观的理解这些概念等效鉴相频率厶=1A矾。，其满周期‰=寺设A>B，因为气。=“‘叫⋯17，