[发明专利]一种高精度频率测量装置

说明书

技术领域

本发明属于电测量技术领域，具体涉及一种高精度频率测量装置。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，频率计作为一种测量工具已经成为科研、实验、教学工作中不可缺少的工具。市售的数字频率计都是由专门的频率测量芯片组装而成，其精度高、功能强，但价格昂贵且操作复杂。

用于频率测量的方法有很多，频率测量的准确度主要取决于所测量的频率范围和被测对象的特点。测量的精度不仅仅取决于作为标准器使用的频率源的精度，也取决于所用的测量设备和测量方法。目前常用的频率测量方法有：直接测频法、多周期同步测频法、模拟内插法、时间-幅度转换法和游标法等。

目前，基于群相位的频率测量方法是测量方法的研究热点，其是建立在被测信号fx与频标信号f0存在一定关系即频率关系固定且存在一定频差的基础之上的，这种情况下，相位量子的变化规律具有一定的线性特征，运用群相位关系实现频率的高分辨率测量。

申请人向国家知识产权局提交的申请号为CN201110279368的发明专利申请提出一种基于频率与相位关系辅助处理的频率和相位差精密测量方法，铯钟输出的10MHz频标先经过整形电路和可调脉冲产生电路生成脉冲信号，再由DDS自动合成频率f0，f0的值取决于经过单片机粗测过的fx，使得fx与f0的群周期的整数倍等于测量闸门的时间值，并且fx与f0的群相位量子的值等于群相位重合检测电路的分辨率，然后将f0，fx送入异频相位重合检测电路产生实际测量闸门，控制计数器工作，MCU根据计数结果计算出fx的值，最终由LCD显示输出。

然而，上述方案使用了多个计数器和两个闸门，并利用了多周期同步测频法进行测量，其测量精度受到计数器和闸门控制精度的制约。而且，在测量初始阶段，由于被测信号本身的原因产生振荡或自激。

发明内容

为了克服现有技术的不足，同时仍然确保频率测量的高精度和高稳定度效果，本发明提出了一种高精度频率测量装置。

为了达到上述目的，采用如下的技术方案：一种高精度频率测量装置，包括铯钟标准频率发生器、第一整形电路、第二整形电路、倍频电路、相控跟随电路、高频基准频率发生器、闸门信号产生器、第一数字频率乘法器、第二数字频率乘法器、第一DDS、第二DDS、第三DDS和MCU，其中，所述铯钟标准频率发生器产生的标准频率输入到第一整形电路，第一整形电路的输出端分别连接到倍频电路和相控跟随电路，倍频电路的输出端分别连接高频基准频率发生器的输入端和第一数字频率乘法器的输入端，被测频率端经第二整形电路的输出以及相控跟随电路的输出输入到第一数字频率乘法器，第一数字频率乘法器的输出端连接闸门信号产生器，闸门信号产生器的输出端与被测频率端的输出端口共同连接到第一DDS的输入端，被测频率端经过第二整形电路连接到第二数字频率乘法器的一个输入端以及相控跟随电路，第二数字频率乘法器的另外两个输入端分别连接第一DDS的输出端和高频基准频率发生器的输出端，第二数字频率乘法器具有两个输出端，其中一个连接第二DDS的输入端，另一个连接第三DDS的输入端，第二DDS的输出端以及第三DDS的输出端连接MCU，MCU输出被测频率的测量结果。

进一步地，所述第一整形电路和第二整形电路分别包括放大器和滤波器。

进一步地，所述第二整形电路还包括数字化整形单元。

进一步地，所述数字化整形单元为IIR滤波器。

进一步地，所述倍频电路还可以是占空比可调整的分频电路。

本发明的有益效果如下：

（1）采用多个DDS进行频率数字化处理，能够提高频率信号的稳定性，减少了模拟频率的测量。

（2）采用相控跟随器和数字频率乘法器共同作为反馈环节的核心，能够对被测频率产生数字化的反馈。

（3）减少了闸门电路和计数器电路，使频率测量更容易从数字域的角度实现高精度、高稳定度的测量。

（4）倍频电路或分频电路、多个数字频率乘法器的使用使得测量精度、测量速度是可控的和可调的，从而在不需要最高精度运行的情况下可以使用，使得本发明的装置具有广泛的测量场景，适用性强。

附图说明

图1为本发明实施例的结构框图。

图2为本发明实施例的相控跟随电路的原理框图。

具体实施方式

实施例一