[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

说明书

本发明公开一种基于内插法的高精度脉冲重复间隔测量装置和方法。本发明在提取内插相位时，采用同频正交两路信号，解决了正弦信号在90°和270°微分时过零点的问题，避免了相位提取的误差。本发明的结合内插采样技术和电子计数法，提高了雷达信号的脉冲重复间隔PRI测量精度，测量精度达十皮秒量级，可提高雷达信号分选和识别准确度以及雷达测距和定位的精度。本发明测量范围大，保持了电子计数法测量范围大的优点，测量范围可以通过扩展计数器的位数来提高。

技术领域

本发明属于雷达信号分析领域，具体地，涉及基于内插法的高精度脉冲重复间隔测量装置及方法，可用于测量雷达信号的脉冲重复间隔。

背景技术

脉冲重复间隔(PRI)是雷达中一个非常重要的参数，是雷达信号分选和识别，雷达测距和定位的重要依据。因此，高精度的PRI测量方法对于雷达，电子战等领域具有非常重要的意义。目前测量PRI的方法主要有电子计数法，延迟线内插法，时间幅度转换法，模拟内插法。其中，电子计数法的原理是通过时钟计数器对量化脉冲进行计数，在待测脉冲的上升沿输出计数值，相邻待测脉冲对应的计数值之差乘以量化时钟的周期即为测量的PRI。然而，电子计数法的最大缺点是测量精度受制于量化时钟周期，最大误差可达一个量化时钟周期。虽然模拟内插法的理论测量精度很高，但实际测量精度有局限性质。延迟线内插法结构简单，但其测量精度只能到百皮秒量级。时间幅度转换法的缺点是测量范围小。

发明内容

本发明的目的在于克服了原理误差限制测量精度的问题，保持了电子计数法测量范围大的优点，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了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)。

进一步的，第一采样模块和第二采样模块是模数转换器。

进一步的，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。

进一步的，脉冲重复间隔计算模块采用FPGA实现。

本发明还提供了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；