[发明专利]连续计数间隔标记的高分辨率频率测量方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理领域，尤其是一种连续计数间隔标记的高分辨率频率 测量方法。

背景技术

高分辨率测量是频率高精度测量的基础，主要由测量方法决定。目前，频 率测量方法主要采用电子计数法，其经过了直接计数法、间接计数法、插补法、 连续采样时间标记法四代。（1）直接计数法：用已知时间作为控制闸门对待测 频率进行计数，根据计数值计算出待测频率值，为上个世纪70年代及其以前一 直使用的第一代频率测量方法。由于仅使用一个与门和计数器就能构成测量电 路，因此电路简单，可靠性高；不论待测频率的高低，只要计数速度满足要求 就能进行测量，故适用范围广；分辨率、测量误差与待测频率的高低有关，待 测频率高则误差低、分辨率高；分辨率与测量时间成正比。（2）间接计数法： 用待测信号的一个或多个周期作为控制闸门对已知的基准频率进行计数，根据 计数值计算出待测频率值，为上个世纪80年代使用的第二代频率测量方法。对 待测频率的简单分频就能构成多周期的闸门电路，也可很容易实现对闸门时间 的控制，电路简单，可靠性高；分辨率、测量误差与基准频率的高低有关，基 准频率高则误差低、分辨率高；分辨率与测量时间成正比；是一些高分辨率测 量方法的基础。⑶插补法：在第二代间接计数法的基础上，对控制闸门与基准 频率的不同步程度进行了测量，为上个世纪90年代使用的第三代频率测量方法， 有模拟内插法、时间到电压转换法、延迟线（链）法、游标法之分。电路复杂， 可靠性低；分辨率高、测量误差低。⑷连续计数时刻标记法：同时启动对基准 信号（频率f₀）和待测信号（频率f_x/k_fx，k_fx为对待测频率的分频系数）的计数， 当对待测频率f_x计数值分别为N₁,N₂...N_n（N_i＝ik_fx）时，记录相应的时刻t₁,t₂...t_n（ t_i＝M_iT₀，M_i为t_i时刻对标准频率的总计数值），得到一系列的{N_i,t_i}，利用最小 二乘法进行回归，得到对待测频率分频后的计数值为自变量、标准时间为因变 量的线性回归方程回归直线的斜率为待测信号周期T_x的估计值，为近 10年使用的第四代频率测量方法。与第二代间接计数法使用基本相同的测量电 路，电路简单，可靠性高；标记次数大于一定值后，随次数的增加，分辨率增 高、测量误差降低；测量期间，待测频率的变化会严重影响到分辨率增高和测 量误差降低。

综上所述，直接计数法测频的分辨率与待测频率有关，待测频率高则分辨 率高，反之则低；当待测频率一定时，只能通过延长测量时间提高分辨率，这 会影响测量的实时性。间接计数法测频的分辨率与基准频率有关，基准频率高 则分辨率高，反之则低；通过提高基准频率的方法可提高分辨率，但受基准频 率规格（可通过倍频改善，但增加了电路的复杂程度）和计数速度的限制；当 基准频率确定时，也只能通过延长测量时间提高分辨率，同样影响测量的实时 性。插补法测频可以得到高的分辨率，其存在的问题是电路复杂、可靠性低、 成本高。连续采样时刻标记法也可以得到高的分辨率，但相对测量时间长，而 测量期间待测频率的变化会严重影响到分辨率的改善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分辨率高、测量时间短、 准确可靠的连续计数间隔标记的高分辨率频率测量方法。

本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种连续计数间隔标记的高分辨率频率测量方法，包括如下步骤：

步骤1：获取时间上连续的数据