[發(fā)明專利]用于測量接收的信號的頻率的方法和設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580038702.8
• 申請日: 2005-09-13
• 公開（公告）號: CN101057150A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 理查德·福利
• 申請（專利權(quán)）人: 菲爾特羅尼克公開有限公司
• 主分類號: G01R23/12
• 分類號: G01R23/12
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 孫志湧;陸錦華

本發(fā)明涉及用于測量接收的信號的頻率的方法。本發(fā)明還涉及用于測量接收的信號的頻率的設(shè)備。它可用于頻率計數(shù)器。

需要分析給定頻帶的接收的信號和確定該頻帶內(nèi)特定頻率處出現(xiàn)的信號的頻率。一般稱之為頻率測量。

一種稱作延遲線校正器的設(shè)備可用于頻率測量。不過，延遲線校正器全部用模擬組件來實(shí)現(xiàn)，因此制造昂貴。它還具有相對較高的功耗需求和經(jīng)常具有較大的物理尺寸。

延遲線校正器通過將接收的信號的相位與延遲過的該信號進(jìn)行比較來進(jìn)行操作。混頻器用于根據(jù)比較結(jié)果來確定信號的頻率。

還提出了數(shù)字頻率測量設(shè)備。它們對采樣過的接收的信號應(yīng)用了諸如富立葉變換等信號處理技術(shù)，以得到接收的信號的頻率。

在寬帶數(shù)字頻率測量設(shè)備中，通常在較大的動態(tài)范圍內(nèi)對短脈沖進(jìn)行分析。不過，這需要復(fù)雜的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和大量處理，以應(yīng)付具有2GHz或以上的上限的頻率范圍。

在窄帶數(shù)字設(shè)備中，使用外差振蕩器(heterodyne)來增加分辨率和靈敏度，同時減少ADC和處理器的復(fù)雜性。不過，這種設(shè)備僅能覆蓋窄頻帶，并且因此無法同時覆蓋關(guān)注的寬頻帶(諸如0.5～2GHz)。

考慮到上述問題，本發(fā)明的一個目的是提出一種改進(jìn)的方法和設(shè)備，用于通過使用數(shù)字組件來測量頻率。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種測量接收的信號的頻率的方法，包括如下步驟：

通過對接收的信號的相位進(jìn)行數(shù)字化，生成第一相位信號；

將第一相位信號延遲預(yù)定量，以生成第二相位信號；

計算第一相位信號和第二相位信號之間的相位差；以及

根據(jù)相位差來計算輸入信號的頻率。

優(yōu)選情況下，預(yù)定量的延遲對應(yīng)于當(dāng)生成第一相位信號時使用的一個采樣周期的長度的整數(shù)倍。

這允許使用數(shù)字組件來執(zhí)行該方法，而不需要昂貴的數(shù)字化和處理。不像先前的數(shù)字方法，該方法不使用諸如傅立葉變換等信號處理技術(shù)。不像先前的模擬方法，在相位差的計算中該方法的實(shí)施可以不需要混頻器(或倍頻器等它們的數(shù)字等價物)，從而減少了復(fù)雜性。

優(yōu)選情況下，生成第一相位信號的步驟包括：

將接收的信號分裂成同相和正交分量，從而生成接收的同相信號和接收的正交信號；

對接收的同相信號進(jìn)行數(shù)字化，從而生成數(shù)字化的接收的同相信號；

對接收的正交信號進(jìn)行數(shù)字化，從而生成數(shù)字化的接收的正交信號；以及

根據(jù)數(shù)字化的接收的同相信號和數(shù)字化的接收的正交信號生成第一相位信號。

這允許通過使用標(biāo)準(zhǔn)組件來對接收的信號的相位進(jìn)行數(shù)字化。同相和正交信號在一起的組合，表示復(fù)數(shù)形式的信號，并且允許得到相位。

優(yōu)選情況下，該方法進(jìn)一步包括在將接收的信號分裂成同相和正交分量這一步驟之前限制信號的幅度。

通過限制幅度，可以減少對信號進(jìn)行數(shù)字化所需的分辨率。

優(yōu)選情況下，數(shù)字化的步驟使用一個比特的分辨率，以便數(shù)字化的接收的同相信號和數(shù)字化的接收的正交信號每一個都包括有表示在特定時刻信號值的一串單個比特。

通過使用一個比特的分辨率，使得每一個樣本僅具有兩個可能的值，可以進(jìn)一步減少處理需求。

優(yōu)選情況下，該方法進(jìn)一步包括對數(shù)字化的接收的同相信號和數(shù)字化的接收的正交信號的一串單個比特去串行化(deserialise)成具有預(yù)定比特數(shù)的字。

如果一串單個比特樣本被一起分組成具有預(yù)定比特數(shù)的字，則能夠以較低的時鐘速度來處理這些字，從而允許使用具有較低的時鐘速度的處理器。有利地，預(yù)定個數(shù)可以對應(yīng)于當(dāng)進(jìn)行處理時使用的內(nèi)部字長度。同樣，預(yù)定個數(shù)可以是2ⁿ的形式，其中n是大于或等于1的整數(shù)。

優(yōu)選情況下，該方法進(jìn)一步包括：

將相位差轉(zhuǎn)換成同相和正交分量，從而生成相位差同相信號和相位差正交信號；

對相位差同相信號進(jìn)行濾波，從而生成濾波的相位差同相信號；

對相位差正交信號進(jìn)行濾波，從而生成濾波的相位差正交信號；

由濾波的相位差同相信號和濾波的相位差正交信號生成濾波的相位差信號；以及

在計算接收的信號的頻率的步驟中使用濾波的相位差信號。

通過對該信號進(jìn)行濾波，可以增加有效的分辨率。這允許使用較低的采樣分辨率而仍然能夠取得良好的分辨率。

在一個實(shí)施例中，濾波器是滑動平均濾波器。

優(yōu)選情況下，計算接收的信號的頻率的步驟使用如下公式：