一种新型宽带频率计.pdf

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1、2011芷仪表技术与传感器2011第3期InstrumentTechniqueandSensorNo．3一种新型宽带频率计黄冠中，李志强，马俊涛，刘静(军械工程学院光学与电子工程系，河北石家庄050003)摘要：在宽带频率范围内首度将预分频法、相检测频法和多周期同步法相结合，在2Hz～6GHz的范围内实现了较高精度的频率测量。频率计模块采用高、中、低3个输入通道，功能电路及控制电路在复杂可编程逻辑器件CPLD内完成。该频率计模块基于PXI总线，采用虚拟仪器技术设计了仪器操作软面板。经过仿真和实验，验证了该测量方法的正确性。关

2、键词：宽带；频率测量；CPLD；PXI总线；虚拟仪器中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1002—1841(2011)03—0071—03NewKindofBroadBandFrequencyMeterHUANGGuan—zhong，L1Zhi-qiang，MAJun—tao，LIUJing(OpticalandElectronicEngineeringDepartment，OrdnanceEngineeringCollege，Shijiazhuang050003，China)Abstract：Thefrequen

3、cypre-divisionmethod，thephasedetectionfrequencymeasurementmethodandthemulti—periodsyn—chronizationmethodinthefiledofbroadbandfrequencywerecombined．Ahighdetectionprecisionwasreachedintherangeof2Hzto6GHz．Thefrequencymetermodulehasthreeinputchannds，high，middleandlowch

4、anne1．ThefunctioncircuitandthecontrolcircuitweredesignedintheCPLD．Thesoftoper~ionpanelbasedonthepopularPXIbus，whichadoptedthevirtualinstru-menttechnology，wasusedinthisfrequencymeter．Thevalidityofthemethodisprovedthroughsimulationandexperiment．Keywords：broadband；fre

5、quencymeasurement；CPLD；PXIbus；virtualinstrument0引言频率信号具有抗干扰性强、易于传输、易于保持信息完整性、可以获得较高测量精度等优点，被广泛应用于工业控制、航空航天等各领域，频率测量成为信息提取、设备检测等过程中的一个重要环节。在查阅国内外大量文献的基础上，综合国内目前较流行的3种频率测频方法的优点，设计了一款新型宽带频率计。1宽带频率测量方法该设计的测频范围为2Hz～6GHz，直接使用电子计数器进行计数，将使得成本非常昂贵，而采用CPLD／FPGA进行计图1预分频法测频原理框

6、图数，可以有效降低设计成本。但是CPLD／FPGA的工作频率通关闭，使得传统测频方法中出现的±1个字的计数误差在理论常不超过200MHz，因此需要在测频前对被测信号进行预处理。上被彻底消除。由于相检测频法做到了被测信号、标准信号和针对不同的频段，采用相检测频法和多周期同步法进行测量，计数器闸门三者之间的完全同步，此种方法又称之为全同步测下面将对3种测频原理进行介绍。频法。此方法理论上测频没有上限，但是会受到芯片最大工作1．1预分频法频率的影响；当被测频率很低时，其与标准信号的相位重合点预分频法测量微波频率是将被测频率预先进行

7、分频，使被将不容易捕捉到，或是耗时比较长，因此存在测频下限，经过实测频率降至原频率值的1／N后，再用电子计数器计数，然后乘验分析，此方法最低可以测到10kHz．其原理框图如图2所示。以分频系数Ⅳ，便可得到所测的频率．其原理框框图如图1所1．3多周期同步法示。在时基电路后面增加分频器是为了增大主门的开门时间，多周期同步测量方法是在直接测频的基础上发展而来的，这意味着用原来的频率计数器可测量较低的频率；此外，增大在目前的测频系统中得到越来越广泛的应用。多周期同步法主门的时间可提高分辨率。测频技术的实际闸门时间不是固定的值，而是被

8、测信号的整周1．2相检测频法期的整数倍，即与被测信号同步，因此消除了对被测信号计数相检测频法基于相位重合点理论。相检测频的思想时产生的±1个字误差，测量精度大大提高，而且达到了在整个就是通过捕捉被测信号与标准信号之间的相位重合点来检测测量频段的等精度测量。当被测信号频率低于标准信号频率它们