[發明專利]一種高精度數字瞬時測頻方法及裝置

無效

• 申請號: 201310728431.5
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103837740A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 韓全;張化良;唐學術;盧蘊哲;楊增順;李潔;張志;黃珊珊;陳錳杰;崔亮
• 申請（專利權）人: 北京航天測控技術有限公司
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 梁軍

技術領域

本發明涉及G01R2300頻率測量測試領域，特別是涉及一種高精度數字瞬時測頻方法及裝置。?

背景技術

在20世紀五六十年代，瞬時測頻技術產生，主要分為模擬瞬時測頻和數字瞬時測頻兩種。其中，模擬瞬時測頻設備簡單易于實現，但測頻精度不高，且穩定性差。數字瞬時測頻具有穩定、精確度高、實時性好等特點。?

數字瞬時測頻即用數字信號處理的方法對信號的載頻進行測量，要求數字測頻必須可以對大帶寬的信號進行高速、高精度的測量。數字測頻算法種類繁多，根據算法所利用的信號不同信息分量，數字測頻算法可分為：利用幅度信息的測頻算法、利用相位信息的測頻算法、利用頻率信息的測頻算法、利用功率譜信息的測頻算法4類。?

利用頻率信息進行測頻，包括在時域測頻和頻域測頻兩類算法。在時域上對頻率進行推算的典型算法為頻率推算法，而在頻域上對頻率進行推算的典型算法為傅里葉變換法。?

傅里葉變換法是將一段信號進行傅里葉變換，將時域信息轉化為頻域信息，在頻域上的峰值點及對應該信號的頻率，其測頻精度依賴于采樣點數的多少。?

對于X波段的載頻快速測量而言，由于X波段脈沖信號是高頻信號，其調制后的信號最小脈寬為0.2us，在信號工作比小于0.000004時，要求在0.4us時間內完成相對精確的頻率測量，基于上述各個因素，最終的測頻精度很難滿?足≤±200KHz的要求，即測頻精度不高。?

針對相關技術中X波段脈沖信號的測頻精度不高的問題，目前尚未提出有效的解決方案。?

發明內容

針對相關技術中X波段脈沖信號的測頻精度不高的問題，本發明提供了一種高精度數字瞬時測頻方法及裝置，用以解決上述技術問題。?

根據本發明的一個方面，本發明提供了一種高精度數字瞬時測頻方法，其中，該方法包括：采用射頻接收前端進行射頻信號變頻、濾波處理，將X波段信號變換為中頻信號；將所述中頻信號進行模數AD變換，通過數字信號處理器件將變換后的中頻信號進行下變頻處理，得到中頻數字信號；將所述中頻數字信號變換為基帶數字信號；采用基于快速傅氏變換（Fast?Fourier?Transformation，簡稱為FFT）和信號平方的雙信號估算法，通過現場可編程門陣列（Field－Programmable?Gate?Array，簡稱為FPGA）對所述基帶數字信號進行計算處理，得到測頻結果。?

優選地，通過所述FPGA對所述基帶數字信號進行計算處理，包括以下步驟：所述FPGA根據同步觸發對所述基帶數字信號進行采集，并采用快進慢出的方式讀取所述信號的數據；對讀取的所述數據進行有限長單位沖激響應濾波器（Finite?Impulse?Response，簡稱為FIR）帶通濾波處理，并進行緩存；將濾波后的數據進行快速傅里葉變換，得到相應的頻譜信息，去除所述頻譜信息中的鏡頻部分，保留正頻率部分，提取最大值為頻譜值，以及其位置；根據采樣率，頻譜值，以及其位置進行映射運算得到相應的頻率值，確定頻率的位置；采用基于快速傅氏變換FFT和信號平方的雙信號估算法，得到頻率結果。?

優選地，采用基于快速傅氏變換FFT和信號平方的雙信號估算法，得到頻率結果，包括以下步驟：根據信號中兩頻率分量的幅度比，通過一維平方信號譜峰搜索，得到所述信號的和頻與差頻分量的估計值；并利用插值技術得到頻?率結果。?

優選地，在得到所述頻率結果后，所述方法還包括：按照約定的通訊協議進行頻率轉換，將轉換后的頻率結果輸出。?

優選地，所述方法還包括：在測頻過程中進行狀態管理和故障上報。?

根據本發明的另一方面，本發明還提供了一種高精度數字瞬時測頻裝置，其中，該裝置包括：中頻變換模塊，用于采用射頻接收前端進行射頻信號變頻、濾波處理，將X波段信號變換為中頻信號；模數變換模塊，用于將所述中頻信號進行模數AD變換，通過數字信號處理器件將變換后的中頻信號進行下變頻處理，得到中頻數字信號；測頻模塊，用于將所述中頻數字信號變換為基帶數字信號；采用基于快速傅氏變換FFT和信號平方的雙信號估算法，通過現場可編程門陣列FPGA對所述基帶數字信號進行計算處理，得到測頻結果。?