[发明专利]基于重合脉冲计数的异频双相位重合检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于时频测控技术领域，尤其涉及一种基于重合脉冲计数的超高分辨率异频双相位重合检测系统及方法。

背景技术

时间频率量的测量和比对在时频测控技术领域中具有很重要的地位。随着频率基标准器的准确度和稳定度的不断提高，对相应的测量比对技术提出了更高的要求。目前，高性能指标的频标系统普遍达到10^-14/τ的频率稳定度和1×10^-16以上的测量准确度，没有与频标技术的提高相匹配的测量技术这些高分辨率的测量和比对就无从实现。相位重合检测是时间频率量的测量和比对的关键技术，相位重合检测的精度很大程度上决定了测量和比对的精度。时频信号的测量和比对通常是在某一个确定的比对时间间隔内进行的，即测量闸门，参考测量闸门一般由系统设定。在实际测量比对中，通常用两个比对信号间的相邻的两个相位重合点间的时间间隔来构成实际的测量闸门，这样有利于消除测量比对中的计数误差，从而提高测量比对精度。时频测量技术发展是和相位重合检测技术的提高和应用面的扩大而同步进行的。其中不但包括了精密频率信号之间的比对，而且也包括了宽频率范围的从几乎直流、射频、微波甚至到光频的测量。深入研究不同频率信号间的相位重合检测方法，不仅使我们对时间频率本身，而且对掌握其它物理量及其测量都是有益的。尤其在科学技术的各个学科、分支互相渗透、互相影响的情况下，深入研究和掌握时间及频率，对科学技术其它领域的工作会带来许多有益的帮助。

对时频信号的测量和比对中的相位重合检测，使用最多的与门法，即将两路比对信号的沿脉冲信号通过与门的方法，具体的做法是将两路比对信号整形为方波，分别将两路方波信号做一定的可调延时后通过非门取反，然后将延时取反后的同频信号与原信号通过与门求与，得到两路比对信号的沿脉冲信号，最后再将上述两沿脉冲信号通过与门求与，最终得到两路比对信号的相位重合检测脉冲。这里，两路比对信号的沿脉冲可以是上升沿窄脉冲，也可以是下降沿窄脉冲。

但是，实际相位重合检测电路中，由于提取出的沿窄脉冲信号并不是无限的窄，而且窄脉冲高低电平的转换也有一定的延时，因此相位重合检测电路的输出是由许多个窄脉冲组成的一簇重合点检测脉冲。在高于电路触发门限的时候，任何一个相位重合检测脉冲都有可能触发测量闸门的开启或关闭。

另一种常见的相位重合检测电路是D触发器法，即将两路测量比对信号整形为窄脉冲后送入D触发器的输入端和时钟端，利用D触发器的消除了出现多个相位重合脉冲的情况。美国安捷伦公司生产的高精度时间间隔通用计数器5370B采用的就是该方法。

现有方法存在一个共同的缺点，即电子线路存在响应分辨率的问题，一般为纳秒或百皮秒量级，在两路测量比对信号相位差比较小的情况下，如果任何一路测量比对信号或两路测量比对同时存在相位噪声或触发误差，都会对相位重合检测输出脉冲造成比较大的影响，使得最终的相位重合检测存在相位偏差，从而导致整个测量比对系统的精度大大降低。现有的相位重合检测方法都不能从根本上消除这种由于相位噪声和触发误差造成的相位重合检测误差，更无法对这种相位重合检测误差进行修正。

发明内容

针对上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种基于重合脉冲计数的超高分辨率异频双相位重合检测方法。

本发明实施例是这样实现的，一种基于重合脉冲计数的超高分辨率异频双相位重合检测系统，该系统包括异频信号相位重合预检测及相位重合脉冲群产生电路和双相位重合检测相位偏差修正电路和门时产生电路；

异频信号相位重合预检测电路及相位重合脉冲群产生结构为：

可调延时模块，与非门相连接，用于对输入的方波信号进行可调节的延时处理；

非门，与可调延时模块、与门相连接，用于对输入的方波信号实现取反处理；

至少一个与门，用于将输入的信号求与，从而得到方波的沿脉冲信号，将多路比对信号经处理后得到的沿脉冲信号求与从而得到多路比对信号的相位重合检测脉冲群；

双相位重合检测相位偏差修正电路结构为：

整形模块，与相位重合预检测及相位重合脉冲群产生电路相连接，两路比对信号输入系统时首先通过的模块，用于对此两路比对信号进行整形处理，使之形成方波；

相位重合预检测及相位重合脉冲群产生模块，与整形模块、相位重合检测相位偏差修正模块相连接，用于将输入的两路异频方波信号进行处理后，初步得到所需要的相位重合检测脉冲群；