专利名称：基于中介源游标法的超高分辨率相位同步检测方法
技术领域：
本发明涉及一种基于中介源游标法的超高分辨率相位同步检测方法，属于时频测控技术领域。
背景技术：
时间频率量的測量和比对在时频测控技术领域中具有很重要的地位。随着频率基标准器的准确度和稳定度的不断提高，也对相应的測量比对技术提出了更高的要求。没有
与频标技术的提高相匹配的測量技木，目前的10_14/τ的频率稳定度指标和为了检测频率基准所要求的I X 10_16以上的准确度测量的分辨率就无从实现。现代通讯、仪器仪表、导航、空间技术和电子技术则需要频率测量覆盖的范围宽，响应时间快。时频测量技术发展是和频率源精度的提高和应用面的扩大而同步进行的。其中不但包括了精密频率信号之间的比对，而且也包括了宽频率范围的从几乎直流、射频、微波甚至到光频的测量。深入了解时间频率计量的标准和方法不仅使我们对时间频率本身，而且对掌握其它物理量及其測量都是有益的。尤其在科学技术的各个学科、分支互相滲透、互相影响的情况下，深入研究和掌握时间及频率，对科学技术其它领域的工作会带来许多有益的帮助。高精度的频率标准，一般是具有某些特定频率标称值的标准频率源，如现在常用的频率标准的频率标称值一般是10ΜΗΖ、5ΜΗζ、2. 5ΜΗζ、1ΜΗΖ和IOOkHz等等。用于频率标准之间比对、测量的方法及设备，要求具有比普通频率信号的測量方法及设备高的多的測量分辨率和精度。而且对于某些频率标准的特殊指标来说，对测量方法及设备在測量速度、测量设备的带宽等指标方面，均提出了一定要求。另外，由于频率标准之间的比对往往是针对特定的频率值的，所以这种比对又较之任意频率值的測量具有其他ー些特点。就这一方面来说，频标的比对又对相应的测量设备，也提供了一个比较方便的条件。对于频率源的准确度及长期指标的比对，使用最多的是相位比对的方法。而在其稳定度的时畴比对中，许多传统的比对方案还在使用，如频差倍増、双混频时差法等，但是设备的エ艺和线路设计有所改进。对频率源的相位噪声的频畴测量中，松锁相回路法和紧锁相回路法也还没有失去其在精度上的先进性。按照各种不同的频率测量方法的比较，直接计数的方法具有简单的结构和很宽的频率测量范围，但是由于存在着±1个数的计数误差，測量精度是不高的。针对这个误差的技术改进，模拟内插、游标法、宽带相位重合检测以及借助于短时间间隔电容充电与高速A/D转换的測量方法都是现行被广泛应用的技木。这些方法主要是针对宽频率范围的频率测量而应用的。其中，设计优良的仪器在宽频率范围内的測量分辨率能够达到10_η/ τ。在频标比对中，相位比对法、拍频法和双混频器时差测量的方法都具有高的比对精度，但是它们的測量范围全都很窄。其中，相位比对法常常被用于频标准确度和长期指标的比对，但是也很有希望被用于短期稳定度指标的测量，后两种比对方法主要用于短期稳定度的比对。从比对精度来看，在短稳比对方面，拍频法、双混频器时差法以及以频差倍増为基础的方法都有可能获得优于1Χ10_13/τ的測量分辨率。因此，能在宽频率范围内实现高精度频标比对的方法非常值得研究。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种基于中介源游标法的超高分辨率相位同步检测方法。—种基于中介源游标法的超高分辨率相位同步检测方法，包括以下步骤用频率标准产生两个比对或同步信号も和f2，两信号频率相同，但f2经时延和も具有一定的相位差At。用另ー频率标准产生中介源频率f。，使其周期大于信号も和f2的周期。将f。与も送入相位同步检测电路I，它们的相位重合点作为开门信号即开启闸门；将f。与f2送入相位同步检测电路II，它们的相位重合点作为关门信号即关闭闸门；实际的闸门是f。与も之间的相位重合点与f。与f2之间的相位重合点这两个重合点之间的时间间隔，在闸门时间内 对中介源频率f。进行计数，将计数结果N。送入单位片机处理，最终显示和f2之间的相位差測量结果即相位同步結果。精密相位測量在精密频率控制、频率源的同步测控以及精密距离测量中有重要作用。目前，优于Ips分辨率的要求也被提了出来。“基于中介源游标法的超高分辨率相位同步检测方法”从原理上采用的是“浮动游标法”，它是在两个比对的频率标称值相同信号之间引入另ー个和两个信号频率相关的有差值且不能成倍数关系的值。这样使两比对信号间的微小相位差转换成与中介源频率重合点间的时间间隔值。At = NcXPdΔ t是两频率标值相等的比对或相位同步イ目号も和f2之间的相位差值，N。是在实际闸门内(开门和关门之间的时间间隔)对中介源频率的计数值，Pd是中介源信号周期与も或f2信号的周期之差。分辨率=中介频率与比对信号之间的周期差值本文所述方法能达到O. Ips的分辨率。只是这种方法在相位差值越小的情况下分辨率越高，随着相位差值的增加会影响到测量的分辨率。但是即使这样，高的分辨率依然比目前其它频标比对方法更好。


图I为基于中介源游标法的超高分辨率相位同步检测原理；图2为基于中介源游标法的超高分辨率相位同步检测方法系统原理图。
具体实施例方式以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。參考图1，图I为基于中介源游标法的超高分辨率相位同步检测原理，图I中も和f2是两比对的频标信号，Λ t是他们的相位差值，fc是中介源频率，Nc是中介源频率的计数值，t是测量闸门。參考图2，图2为基于中介源游标法的超高分辨率相位同步检测方法系统原理图，用频率标准产生两个比对或同步信号も和f2，两信号频率相同，但f2经时延和も具有一定的相位差At。用另ー频率标准产生中介源频率f。，使其周期大于信号も和f2的周期。将
f。与も送入相位同步检测电路I，它们的相位重合点作为开门信号即开启闸门；将f。与f2送入相位同步检测电路II，它们的相位重合点作为关门信号即关闭闸门；实际的闸门是f。与も之间的相位重合点与f。与f2之间的相位重合点这两个重合点之间的时间间隔，在闸门时间内对中介源频率f。进行计数，将计数结果N。送入单位片机处理(八セ=凡\匕，其中Pd是f。与も或f2之间的周期差值。)，最终显示も和f2之间的相位差測量结果即相位同步結果。相位同步的分辨率取决于f。与も或f。与f2之间的周期差值，本方案能消除±1个计数误差，很容易达到O. I皮秒的分辨率，且系统性能稳定。本方案能直接实现任意信号之间的相位同步，无需频率归一化，具体实验数据如表I所示。表I频标比对实验结果
权利要求
1.一种基于中介源游标法的超高分辨率相位同步检测方法，其特征在于，包括以下步骤用频率标准产生两个比对或同步信号も和f2，两信号频率相同，但f2经时延和も具有一定的相位差Λ t。用另ー频率标准产生中介源频率f。，使其周期大于信号も和f2的周期。将f。与も送入相位同步检测电路I，它们的相位重合点作为开门信号即开启闸门；将f。与f2送入相位同步检测电路II，它们的相位重合点作为关门信号即关闭闸门；实际的闸门是f。与も之间的相位重合点与f。与f2之间的相位重合点这两个重合点之间的时间间隔，在闸门时间内对中介源频率f。进行计数，将计数结果N。送入单位片机处理，最终显示も和f2之间的相位差測量结果即相位同步結果。
全文摘要
本发明公开了基于中介源游标法的超高分辨率相位同步检测方法，用频率标准产生两个比对或同步信号f1和f2，两信号频率相同，但f2经时延和f1具有一定的相位差Δt。用另一频率标准产生中介源频率fc，使其周期大于信号f1和f2的周期。将fc与f1送入相位同步检测电路I，它们的相位重合点作为开门信号即开启闸门；将fc与f2送入相位同步检测电路II，它们的相位重合点作为关门信号即关闭闸门；实际的闸门是fc与f1之间的相位重合点与fc与f2之间的相位重合点这两个重合点之间的时间间隔，在闸门时间内对中介源频率fc进行计数，将计数结果Nc送入单位片机处理，最终显示f1和f2之间的相位差测量结果即相位同步结果。
文档编号G01R25/00GK102735936SQ20121020681
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月12日 优先权日2011年12月6日
发明者刘丙春, 刘丹, 史红军, 司旋坤, 左艳迪, 徐畅运, 李建军, 李靳亮, 杜保强, 王卓亚, 王延峰, 祝学斌, 董绍锋, 裴丹军, 谢玉彦, 赵生伟, 郭淑婷, 黄宗杰 申请人:郑州轻工业学院