[发明专利]基于FPGA的频率测量系统

权利要求书

1.一种基于FPGA的频率测量系统，其特征在于包括比较器模块，ADC模块，FFT运算模块，参考时钟选择模块，滤毛刺模块，频率测量模块和上位机，其中FFT运算模块，参考时钟选择模块，滤毛刺模块和频率测量模块在FPGA中实现，其中：

比较器模块用于对经过交流耦合后的输入信号进行过0比较，得到与输入信号同频同相的矩形波信号CARD_CNV，并将矩形波信号CARD_CNV输出至滤毛刺模块；

ADC模块用于对同一输入信号进行采集，将采集得到的包含N个采样点的采集数据序列ADC_DATA发送至FFT运算模块；

FFT运算模块采用FFT分析法初步确定输入信号的频率，具体方法为：将接收到的采集数据序列ADC_DATA进行FFT运算，输出N点的频谱序列，记每一点的频谱包括实部Re[k]和虚部Im[k]两部分，k＝1,2,…,N，采用如下公式计算得到k点处的频率能量X[k]：

找出频率能量X[k]的最大值和其对应的点序号k_max，将点序号k_max发送给参考时钟选择模块；

参考时钟选择模块用于选择一个参考时钟clk_fre作为滤毛刺模块中滤除毛刺成分的时钟源，其中参考时钟clk_fre的频率f_ref以及对应的掩码值m需要满足的条件为f₁表示基波频率，f₂表示二次谐波频率，Δf表示频率分辨率，Δf＝f_s/N，f_s表示ADC模块的采样频率；

滤毛刺模块用于根据掩码值m和参考时钟clk_fre将矩形波信号CARD_CNV中的毛刺滤除，得到矩形波信号CARD_FREQ并发送至频率测量模块；

频率测量模块用于基于测频法或测周法对矩形波信号CARD_FREQ进行测量，得到脉冲计数结果COUNT_T并发送给上位机；

上位机在收到脉冲计数结果COUNT_T后，根据频率测量模块中所应用的测频法或测周法对应的计算公式，计算得到矩形波信号CARD_FREQ的频率，从而得到输入信号的频率测量结果。