[发明专利]频率确定的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定输入信号的频率的方法，以及一种确定频率的装置。

背景技术

在电信号处理领域内的许多应用中必须确定外部的输入信号的频率。在传统的方法中，在一个输入信号有两个不同的电平状态的时候，数出在输入信号的一个周期时长内参考时钟信号的节拍周期个数。根据得到的个数，由已知的对比信号频率确定输入信号的频率。这样确定的输入信号的频率作为接下来的信号处理的模拟或者数字值。

然而当输入信号的频率发生波动时，在这类频率测量的方法中会一再出现问题。例如在输入信号只运行了一个完整的周期并且对该周期进行计数时，只能对输入信号在该瞬间的频率做出明确的判断。而且整个系统的阶跃响应时间依赖于输入信号的频率，因此对于输入频率只有几个赫兹的时候测量系统的响应时间可能是几秒钟。因此在输入频率从几千赫兹降到几个赫兹时会出现对输入信号的频率确定的明显的延时。该延时主要是由新的频率决定的，新频率理论上可以假定为0Hz。因为在这种情况下没有其他的完整周期能够进行确定，在这种情况下存在测量系统的无穷阶跃响应。当输入信号的频率下降时，以传统的方法同样需要很长的一段时间才能确定频率或者在该情况下根本无法可靠地确定出频率。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种确定输入信号的频率的方法和装置，以实现可靠的频率确定。

该目的通过本发明的独立权利要求的主题实现。在从属权利要求中给出了扩展方案和特殊的实施方式。

在确定输入信号的频率的方法的实施方式中，由此确定第一个计数值，即，当输入信号对应于第一个电平值时，对参考时钟信号的时钟脉冲边沿进行计数。此外由此确定第二个计数值，即，当输入信号对应于第二个电平值时，对参考时钟信号的时钟脉冲边沿进行计数。频率根据第一和第二计数值而确定。

例如输入信号具有两个电平状态，其中一个为低电平而另一个为高电平。在具有连续的振荡轨迹的模拟输入信号时（例如正弦信号），可以由此确定两个信号电平，高过或低过在输入信号中预先设定的信号值。两个电平状态在时域中定义出了输入信号的各个电平阶段。两个彼此相继的不同的电平阶段标记出一个测量周期。输入信号也可以是任意的振荡信号或者振动信号。

在输入信号中的第一个电平阶段和第二个电平阶段内，通过对参考时钟信号的时钟脉冲边沿分离地进行计数，从而在所述方法中不一定要为了输入信号的每一个周期而等待完整的周期时长，以重新确定频率值，而是可以以输入信号中的每一个电平转换来实施新的频率确定。在此频率的确定分别基于先前确定的第一和第二个计数值。

当输入信号的频率以及它的周期时长以及第一和第二电平阶段的时长改变时，在频率改变后进行第一电平转换时用所述方法确定出的频率接近输入信号的实际频率。在进行第二电平转换时（即在输入信号以新的频率完成一个完整周期之后）频率确定得出一个真实值。由此提高了所述方法的频率确定的可靠性。

在所述方法的一个实施方式中，根据第一和第二计数值的总和确定频率。在该设计方案中，将一个测量周期内的第一和第二计数值相加求和，然后用参考时钟信号的已知频率f_osc除以所得的和，由此输入信号的频率f_in为

f_in=f_osc/(N1+N2),

其中N1为第一计数值而N2为第二计数值。

在本方法的扩展方案中还可以，为了确定频率而应用输入信号的一个或者多个彼此相继的测量周期中的第一和第二计数值的总和。例如可以规定，将一定数量的输入信号的测量周期用于频率的测定，由此将这些彼此相继的第一计数值的个数和相应的第二计数值的个数求和，从而由参考时钟信号的周期确定出输入信号的周期值。该方法可以通过以下公式表达：

f_in=p·f_osc/∑(N1_i+N2_i),

其中p为所用测量周期的个数，N1_i为第i个测量周期的第一计数值，并且N2_i为第i个测量周期的第二计数值。

通过将输入信号中的测量时长加长进一步提高了频率确定的准确性，从而改善了所确定出的频率的可靠性。