[其他]信号频率和相位的数字化测定法及其装置

说明书

本发明涉及一种对信号的频率和相位进行数字化测定的方法以及实施该方法的装置。

象常规的频率计或相位计那样，它可用来分别复制待测定信号的频率和相位，并能提供与测定该信号品质的几项指示（如信/噪比、波形系数等）一起测量的这些参数的精度指示。

频率及相位测量中通常使用的信号分析方法一般都基于下面几点之一：

基于实现积分或过零点计数的模拟处理和滤波方法，其积分或滤波区间是所需精确度的函数;

基于锁定振荡器（如通过锁相环路）从而分离出待测信号，以便可对其进行测量的方法;或者

直接基于来自己锁定振荡器的信号或基于其控制信号。

使用这些方法都有一个缺点，即不能存贮前面的测量结果。结果，使得在继用该信号的某一部分得出初始估算之后处理该部分信号的过程中，实际使用从该信号的另一不同部分估算得到的任一参数值。这有两个不良影响：

对性能有不良影响，因为这种技术不可能为各种参数的变化提供可能有的最佳适配。因此它对叠加在待测信号上的干扰信号（如噪声、干扰频线）更为敏感;

对系统复杂性有不良影响，由于采用上述的这些技术，因此很难在为实现预定目标而需实施的每一步骤上提供最佳适配。特别是数据获得步骤和示踪步骤要求不同的特性，因此，它们不是要求分离的装置，便是要求一整套模拟电路的特性与上述的每一步相匹配。这样，在测量装置不变得极其复杂的前提下，很难实现最佳适配和为每一步给出最佳结果。

此外，对同一参数进行逐次估价时不可能使用相同的信号，因此，对信号的逐次估价是在按时间依次取的信号周期中进行的，这就必须使用能保证提供有效的、可重现的结果的前提。

本发明的目的在于减轻这些缺陷。

出于这个目的，本发明提供了一种以数字取样形式对信号的频率和相位进行数字化测定的方法，该方法的特征在于它依次包括：

对待分析信号的取样数目进行处理的步骤，以便把它们转换成一个实部和上述待分析信号一致的分析信号;

以估价量与选择标准为基础在信号的相位上对待分析参数进行总体估价，而不必分别或同时使用富里叶变换型算子或任何前提测试的步骤;

把上述得到的实部信号与从估价参数所得信号之间的判别加以估价，从而有可能以数字信号的形式提供与已分析信号的品质及估价值的可靠性有关的数据的步骤。

通过使用适于接受各种信号并送出所需参数的一套设备（包括数字交换器和计算部件），就可以方便地实现上述各个步骤。

在估价待分析参数的步骤中，分析信号的相位可以方便地用与它相关的展开相位（develo    ped    phase）来取代。

在本发明的方法中可以以最小的方差使用无偏估价量，这就可能使处理信号的期间达到最佳化。

此外，对分析信号的吻合度的估价使消除干扰噪声成为可能，特别是当待分析信号瞬间即逝（fleeting）时。这样，只要知道短信号的大致到达时刻，便可以取出其参数特性，或者确定特性已知的信号实际上确实出现的时刻。举个例子来说，在信息被周期地或随机地传送时，该方法既可用来确定信息的精确起始时刻，从而有可能继而取出它的特性;也可以在信息的特性已精确已知且在随机时刻出现时来确定信息起始时刻。

更精确地说，在本发明的方法中，原始取样被存贮在一个存贮器中，这些初始取样可由各个新的计算随时从该存储器中取出，在给定的精度内提高被分析信号的信/噪比、所考虑的信号周期和相位测量和频率测量的精度，上述这些都基于一个给定的品质参数。

这样的方法可用于因非线性而带有噪声和谐波的正弦信号。

它还能适用于任意波形的信号（如方波、三角波或高斯波等），除了频率和相位之外还能决定精确的形状特性。

本发明还涉及一种实施该方法的装置。

这个装置（例如，频率计）包括一个数字处理器部件，该部件有一个输入端，待分析信号在通过一个数字器之后即加至该输入端，上述数字变换器还接收一个稳定的数字时钟信号，数字处理器的输入端提供一个品质信号和一个频率测置信号。

该数字处理部件包括：

一个公用存贮器电路;

一个产生该分析信号的电路;

一个计算分析信号的相位取样和建立展开相位的电路;

一个决定信号品质并由估价出的正弦波和作为待测信号波形的函数估价出的噪声间的差值的统计量进行估价的电路;

一个估价频率的电路;

一根互连总线，所有上述电路均通过各自的双向连线连至该总线;