[发明专利]基于内插法的高精度脉冲重复间隔测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于内插法的高精度脉冲重复间隔测量装置，包括第一采样模块、第二采样模块、第一时钟模块、第二时钟模块和脉冲重复间隔计算模块，

第一时钟模块产生量化时钟信号，量化时钟的频率为f₀，第二时钟模块输出由量化时钟产生的同频正弦信号，待测脉冲送入第一采样模块和第一时钟模块，待测脉冲的第一上升沿触发第一采样模块对所述第二时钟模块的输出信号进行采样，采样值为S_A，同时，待测脉冲的第一上升沿还触发第一时钟模块输出量化时钟信号，量化时钟信号触发第二采样模块对所述第二时钟模块的输出信号进行采样，采样值为S_B，同时开始计数，起始计数值为m；待测脉冲第二个上升沿触发量化时钟信号第一采样模块对所述第二时钟模块的输出信号进行采样，采样值为S_C，同时，待测脉冲的第二上升沿还触发第一时钟模块输出量化时钟信号，量化时钟信号触发第二采样模块对所述第二时钟模块的输出信号进行采样，采样值为S_D，此时终止计数值为n；

脉冲重复间隔计算模块根据采样值S_A、S_B、S_C、S_D，通过反三角函数计算出对应的相位值φ_A、φ_B、φ_C、φ_D，根据以下公式计算出脉冲重复间隔：

PRI＝(n-m)/f₀+(φ_B–φ_A)/(2πf₀)-(φ_D–φ_C)/(2πf₀)。

2.如权利要求1所述的高精度脉冲重复间隔测量装置，其中，第一采样模块和第二采样模块是模数转换器。

3.如权利要求1所述的高精度脉冲重复间隔测量装置，其中，第一时钟模输出信号的频率为100MHz，第二时钟模块是原子钟，输出信号的频率为10MHz。

4.如权利要求1所述的高精度脉冲重复间隔测量装置，其中，脉冲重复间隔计算模块采用FPGA实现。

5.一种基于内插法的高精度脉冲重复间隔测量方法，包括步骤：

步骤S1：通过高速采集卡获得待测脉冲、原子钟、量化时钟的信号；

步骤S2：根据采集的待测脉冲信号，获取待测脉冲第一上升沿位置Toa₁和第二上升沿位置Toa₂；

步骤S3：根据待测脉冲的第一上升沿位置Toa₁和第二上升沿位置Toa₂，获取原子钟的四个采样点的采样值；其中，第一采样点A为待测脉冲第一上升沿位置Toa₁，原子钟对应的采样值为S_A；第二采样点B为待测脉冲第一上升沿触发量化时钟并开始量化时钟计数的位置，原子钟对应的采样值为S_B；第三采样点C测脉冲的第二上升沿位置Toa₂，原子钟对应的采样值为S_C；第四采样点D待测脉冲第二上升沿触发量化时钟并终止量化脉冲计数的位置，原子钟对应的采样值为S_D；

步骤S4：根据原子钟第一采样值S_A、第二采样值S_B、第三采样值S_C、S_D的值，通过反三角函数计算出对应的相位值φ_A、φ_B、φ_C、φ_D；

步骤S5：计算第二采样点B和第四采样点D之间的脉冲计数差值n-m，其中，起始计数值m为第二采样点B的量化脉冲计数值，终止计数值n为第四采样点D的量化脉冲计数值；

步骤S6：根据公式PRI＝(n-m)/f₀+(φ_B–φ_A)/(2πf₀)-(φ_D–φ_C)/(2πf₀)计算脉冲重复间隔PRI的值，f₀为量化时钟的频率。