[发明专利]一种数字鉴相的方法及其装置

权利要求书

1.一种数字鉴相的方法，用于测量两个同频率信号的相位差，其特征在于：引入一个鉴相时钟，在鉴相时钟边沿到来的瞬时，同时分别将所述两个被测信号锁存；待锁存输出信号稳定后，判断两个锁存输出信号的电平高低是否不同，即判断在所述鉴相时钟边沿到来的瞬时是否检测到了所述两个被测信号的相位差；重复上述检测过程多次，在多次检测过程中检测到所述两个被测信号相位差的次数就是测量值，然后根据该测量值计算相位差。

2.根据权利要求1所述的一种数字鉴相的方法，其特征在于：所述鉴相时钟和所述两个被测信号的频率互相不成整数倍，从而使所述鉴相时钟和所述两个被测信号之间形成一种差拍关系，该差拍关系的存在使得各次鉴相时钟边沿到来的瞬时，在所述两个被测信号的不同周期，检测到所述两个被测信号的不同相位位置；由于器件制作工艺的原因，每次检测不一定发生在所述差拍关系确定的期望相位检测点，而是有一定的随机性偏差；所述鉴相时钟周期长度和所述两个被测信号周期长度的最大公约数，即所述鉴相时钟能分辨的所述两个被测信号的最小相位单位；用该最小相位单位除以所述两个被测信号的周期长度，即得到满量程误差，一般用千分比表示；用所述两个被测信号的周期长度除以所述鉴相时钟周期长度和所述两个被测信号周期长度的最大公约数，即用所述两个被测信号的周期长度除以所述鉴相时钟能分辨的所述两个被测信号的最小相位单位，即得到所述鉴相时钟在所述两个被测信号的一个周期内可以检测到所述两个被测信号不同相位位置的个数。

3.根据权利要求1所述的一种数字鉴相的方法，其特征在于：所述鉴相时钟和所述两个被测信号不受同一个源时钟驱动，它们之间自然地存在随机的频率漂移，从而使得所述鉴相时钟对所述两个被测信号的多次锁存结果近似地满足离散型随机变量二项分布规律；在所述鉴相时钟边沿到来的瞬时，检测到和检测不到所述两个被测信号的相位差是所述二项分布的两个互斥事件；本发明通过选取自身频率稳定性比较差的普通晶振或LC、RC时钟，有意使所述鉴相时钟和所述两个被测信号之间存在随机的频率漂移，从而使得所述鉴相时钟对所述两个被测信号的多次锁存结果更好地满足离散型随机变量二项分布规律；具体方法可以使所述鉴相时钟有一定的频率漂移，也可以使所述两个被测信号有整体的频率漂移，还可以同时存在上述两种频率漂移。

4.根据权利要求1所述的一种数字鉴相的方法，其特征在于：在所述鉴相时钟边沿到来的瞬时，对所述两个被测信号的锁存输出信号再同时分别进行一次锁存，得到对所述两个被测信号的第二次锁存结果，其中第二次锁存结果相对于第一次锁存结果而言，锁存的是前一个鉴相时钟边沿到来的瞬时，所述两个被测信号的瞬时状态；在检测到所述两个被测信号相位差的同时，通过检测所述两个被测信号的第一次锁存结果相对于第二次锁存结果是否有变化，确定所述两个被测信号相位的超前、滞后关系；在检测到所述两个被测信号相位差的同时，如果检测到一个被测信号的第一次锁存结果相对于第二次锁存结果有变化，且另一个被测信号的第一次锁存结果相对于第二次锁存结果没有变化，则可以确定两次锁存结果有变化的被测信号超前于两次锁存结果没有变化的被测信号；在检测到所述两个被测信号相位差的同时，如果检测到两个被测信号的第一次锁存结果相对于第二次锁存结果都没有变化，则两个被测信号相位的超前、滞后关系同前一次检测；在检测到所述两个被测信号相位差的同时，如果检测到两个被测信号的第一次锁存结果相对于第二次锁存结果同时变化，表明两个被测信号相位相差半个周期，则无法判断两个被测信号相位的超前、滞后关系，当成检测不到两个被测信号的相位差处理；通过上述方法检测所述两个被测信号相位的超前、滞后关系时，所述鉴相时钟的频率须大于所述两个被测信号频率的2倍；判断出所述两个被测信号相位的超前、滞后关系的同时，输出表达所述相位关系的信号，即相位关系信号，同时引入计数器在所述相位关系信号的控制下进行计数。

5.根据权利要求1所述的一种数字鉴相的方法，其特征在于：所述根据测量值计算相位差，可以采用线性变换，也可以采用非线性变换，计算公式可以根据设备的特征进行选定；所述鉴相时钟周期不一定远小于所述两个被测信号的相位差；所述鉴相时钟周期可以略小于所述两个被测信号的相位差，也可以等于所述两个被测信号的相位差，还可以大于所述两个被测信号的相位差。