[發明專利]一種高精度頻率測量裝置

有效

• 申請號: 201410242813.1
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN104090160A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 方潔;鄧瑋;曹衛鋒;吳青娥;毋媛媛;方娜;吳振軍;鄭曉婉;劉娜
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;孫詩雨

技術領域

本發明屬于電測量技術領域，具體涉及一種高精度頻率測量裝置。

背景技術

隨著科學技術的飛速發展，頻率計作為一種測量工具已經成為科研、實驗、教學工作中不可缺少的工具。市售的數字頻率計都是由專門的頻率測量芯片組裝而成，其精度高、功能強，但價格昂貴且操作復雜。

用于頻率測量的方法有很多，頻率測量的準確度主要取決于所測量的頻率范圍和被測對象的特點。測量的精度不僅僅取決于作為標準器使用的頻率源的精度，也取決于所用的測量設備和測量方法。目前常用的頻率測量方法有：直接測頻法、多周期同步測頻法、模擬內插法、時間-幅度轉換法和游標法等。

目前，基于群相位的頻率測量方法是測量方法的研究熱點，其是建立在被測信號fx與頻標信號f0存在一定關系即頻率關系固定且存在一定頻差的基礎之上的，這種情況下，相位量子的變化規律具有一定的線性特征，運用群相位關系實現頻率的高分辨率測量。

申請人向國家知識產權局提交的申請號為CN201110279368的發明專利申請提出一種基于頻率與相位關系輔助處理的頻率和相位差精密測量方法，銫鐘輸出的10MHz頻標先經過整形電路和可調脈沖產生電路生成脈沖信號，再由DDS自動合成頻率f0，f0的值取決于經過單片機粗測過的fx，使得fx與f0的群周期的整數倍等于測量閘門的時間值，并且fx與f0的群相位量子的值等于群相位重合檢測電路的分辨率，然后將f0，fx送入異頻相位重合檢測電路產生實際測量閘門，控制計數器工作，MCU根據計數結果計算出fx的值，最終由LCD顯示輸出。

然而，上述方案使用了多個計數器和兩個閘門，并利用了多周期同步測頻法進行測量，其測量精度受到計數器和閘門控制精度的制約。而且，在測量初始階段，由于被測信號本身的原因產生振蕩或自激。

發明內容

為了克服現有技術的不足，同時仍然確保頻率測量的高精度和高穩定度效果，本發明提出了一種高精度頻率測量裝置。

為了達到上述目的，采用如下的技術方案：一種高精度頻率測量裝置，包括銫鐘標準頻率發生器、第一整形電路、第二整形電路、倍頻電路、相控跟隨電路、高頻基準頻率發生器、閘門信號產生器、第一數字頻率乘法器、第二數字頻率乘法器、第一DDS、第二DDS、第三DDS和MCU，其中，所述銫鐘標準頻率發生器產生的標準頻率輸入到第一整形電路，第一整形電路的輸出端分別連接到倍頻電路和相控跟隨電路，倍頻電路的輸出端分別連接高頻基準頻率發生器的輸入端和第一數字頻率乘法器的輸入端，被測頻率端經第二整形電路的輸出以及相控跟隨電路的輸出輸入到第一數字頻率乘法器，第一數字頻率乘法器的輸出端連接閘門信號產生器，閘門信號產生器的輸出端與被測頻率端的輸出端口共同連接到第一DDS的輸入端，被測頻率端經過第二整形電路連接到第二數字頻率乘法器的一個輸入端以及相控跟隨電路，第二數字頻率乘法器的另外兩個輸入端分別連接第一DDS的輸出端和高頻基準頻率發生器的輸出端，第二數字頻率乘法器具有兩個輸出端，其中一個連接第二DDS的輸入端，另一個連接第三DDS的輸入端，第二DDS的輸出端以及第三DDS的輸出端連接MCU，MCU輸出被測頻率的測量結果。

進一步地，所述第一整形電路和第二整形電路分別包括放大器和濾波器。

進一步地，所述第二整形電路還包括數字化整形單元。

進一步地，所述數字化整形單元為IIR濾波器。

進一步地，所述倍頻電路還可以是占空比可調整的分頻電路。

本發明的有益效果如下：

（1）采用多個DDS進行頻率數字化處理，能夠提高頻率信號的穩定性，減少了模擬頻率的測量。

（2）采用相控跟隨器和數字頻率乘法器共同作為反饋環節的核心，能夠對被測頻率產生數字化的反饋。

（3）減少了閘門電路和計數器電路，使頻率測量更容易從數字域的角度實現高精度、高穩定度的測量。

（4）倍頻電路或分頻電路、多個數字頻率乘法器的使用使得測量精度、測量速度是可控的和可調的，從而在不需要最高精度運行的情況下可以使用，使得本發明的裝置具有廣泛的測量場景，適用性強。

附圖說明

圖1為本發明實施例的結構框圖。

圖2為本發明實施例的相控跟隨電路的原理框圖。

具體實施方式

實施例一