[发明专利]基于时标移相的调制域分析测量装置及其误差补偿法

说明书

技术领域

本发明涉及一种调制域分析技术，尤其涉及一种基于时标移相的调制域分析测量装置及其误差补偿法。

背景技术

调制域是由信号的时间和频率两个轴构成的平面域，它反应了信号频率与时间的关系，是对信号进行三维(时域、频域、调制域)测量不可缺少的一个测量域。调制域分析用于测量信号的频率、相位、时间间隔随时间的变化特性，在抗干扰通信、捷变频雷达、电子战系统、机电系统中有重要应用，是研制、生产、维护现代军事及民用电子系统的必备仪器。

调制域分析本质上是测量两个采样时间点之间信号的平均频率，当采样速率很高时，就可以用此平均频率反应信号的瞬时频率。采样速率越高才能越细致越准确地表征被测信号的频率、时间间隔等随时间变化的特性，但是采样速率越高(即闸门时间越小)，测量精度越难提高，要提高测量精度，就必须对±1个时标计数误差进行补偿，传统的方法有模拟内插法调制域分析测量装置和数字游标法调制域分析测量装置：

一、模拟内插法调制域分析测量装置如图1所示，包括放大整形单元11、时标产生单元12、可编程分频器13、第一同步单元14-1、第二同步单元14-2、异或门15、扩展电路16、误差计数器17、事件计数器18、时标计数器19、第一先进先出存储器(FIFO-1)10-1、第二先进先出存储器(FIFO-2)10-2、以及单片机(PC)20；

所述的放大整形单元的输入端连接被测信号Fx，其输出端分别与同步单元和事件计数器的输入端连接；所述的时标产生单元的输出端分别与可编程分频器、时标计数器、第二同步单元及误差计数器的输入端连接；所述的可编程分频器的输出端与第一同步单元的输入端连接；所述的第一同步单元的输出端分别与第二同步单元、异或门、以及第一先进先出存储器、第二先进先出存储器的输入端连接；所述的异或门的输出端与扩展电路的输入端连接；所述的扩展电路的输出端与误差计数器的输入端连接；所述的误差计数器的输出端与单片机连接，该单片机并与第一先进先出存储器、第二先进先出存储器双向连接。

被测信号Fx(经过放大整形电路，得到脉冲序列Ex。然后，对生成的脉冲序列在闸门信号Tg内计数，共有两个计数器：时标计数器和事件计数器。时标计数器计算在时段Tg内时标信号的脉冲数N；事件计数器计算在同样的时段Tg内脉冲序列的脉冲数M：

Tp是原始闸门信号，Ex是被整形后测量信号，To是时标信号，Tg是由被测信号同步Tp之后得到的实际闸门信号，Tc是一个虚拟信号，由时标信号同步Tg得到，Err就是测量过程中所产生的误差信号。连续测频时，时标计数器、事件计数器连续计数，在Tg信号上升沿控制下，依次读出n、n+1时刻的时标计数器值N、N+1，事件计数器值Mn、Mn+1及n、n+1时刻的ΔTn、ΔTn+1，根据上述测量值就可算出n时刻的频率值fx：

fx＝(Mn+1—Mn)/[(N+1—N)To+(ΔTn—ΔTn+1)]

To：为时标信号的周期。

ΔT：±1个时标计数误差。

重复上述过程，即可测得信号的频率＿时间特性。

忽略测试误差ΔTn、ΔTn+1，则被测信号频率为：

fx＝(M/N)fo

相对测频误差为：

e＝Δfx/fx＝ΔM/M—ΔN/N+Δfo/fo

式中fo为时标频率，ΔM/M为事件计数器的计数误差，ΔN/N为时间计数器的计数误差，Δfo/fo为时标信号的频率准确度。

由于计数是在经事件信号同步后的门控信号时段内进行的，故事件计数器计数值M不存在误差，即ΔM＝0。但由于被测信号的随机性，就造成了门控信号Tg和时标信号f0是随机的，时间计数值N仍然存在±1误差。忽略时标信号频率稳定度误差Δfo/fo，测频的最大误差为

emax=±1N=±1Tgf0]]>