[實用新型]一種基于差拍法的頻率穩定度測量儀

有效

• 申請號: 201520729063.0
• 申請日: 2015-09-18
• 公開（公告）號: CN204945244U
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 黃劍龍;余鈁;秦蕾;盛榮武;陳智勇;高偉;金鑫;湯超
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢物理與數學研究所
• 主分類號: G01R23/14
• 分類號: G01R23/14
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

技術領域

本實用新型涉及時間頻率測量領域，具體涉及一種基于差拍法的頻率穩定度測量儀。

背景技術

時間頻率測量是電子測量的重要領域。隨著時頻技術的迅速發展，對頻率源的準確度和穩定度等指標的要求也越來越高，對時間頻率的測量越來越重要。

在通信系統和設備中，頻率源的好壞直接影響到通信系統的性能和可靠性。頻率穩定度是評價頻率源質量的重要參數。頻率的時域穩定度的常用表征方法是阿倫方差。對于頻率穩定度的測量裝置，通常的要求有測量精度高、測量頻率范圍寬、可以同時測量短期與長期穩定度、操作簡便和體積小功耗低等。這些方面往往難以兼顧，這給頻率測量工作帶來了不便。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種基于差拍法的頻率穩定度測量儀，實現了高精度、較寬測量范圍，還可以同時測量短期與長期穩定度，測量儀器與配套的上位機軟件結合使用，操作簡便，測量數據實時保存，易于查看。此外，該測量儀器體積小、功耗低，實用性很強。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種基于差拍法的頻率穩定度測量儀，包括FPGA，還包括參考源接口和被測源接口，參考源接口與FPGA連接，參考源接口還通過倍頻模塊與DDS連接，FPGA與DDS連接，DDS與混頻器連接，被測源接口通過帶通濾波器與混頻器連接，混頻器通過信號調理模塊與FPGA連接，被測源接口與FPGA連接。

如上所述信號調理模塊包括依次連接的低通濾波器、放大器和過零比較器，低通濾波器與混頻器連接，過零比較器與FPGA連接。

本實用新型具有以下效果和優點：

1、測量精度高。該頻率穩定度測量儀的參考頻率是10MHz，同源自檢結果是1秒穩定度4.9E-13，10秒穩定度2E-13。

2、測量頻率范圍寬。其測量范圍是1~30MHz。

3、可以同時測量短期與長期穩定度。可以測量1毫秒、10毫秒、100毫秒、1秒、10秒、100秒、1000秒、10000秒的穩定度以及天漂移率。

4、操作簡便。與測量儀器配套的上位機軟件用VisualBasic6.0編寫，界面友好，操作簡單，數據可以實時查看和保存，占用電腦資源少。該測量儀與配套軟件都經過長期測試，可以穩定運行。

5、體積小、功耗低。其體積是0.6升，整機功耗小于3W。

綜上，該頻率穩定度測量儀具有優越的性能和很強的實用性，具有廣泛的使用前景。

附圖說明

圖1是本實用新型的原理方框圖，其中：

1—參考源接口；2—倍頻模塊；3—DDS（直接數字式頻率合成器）；4—被測源接口；5—帶通濾波器；6—混頻器；7—信號調理模塊；8—FPGA（現場可編程門陣列）。

具體實施方式

下面結合附圖和實施實例來對本實用新型作進一步說明。

實施例1：

一種基于差拍法的頻率穩定度測量儀，如圖1所示，該測量儀包括參考源接口1、倍頻模塊2、DDS3、被測源接口4、帶通濾波器5、混頻器6、信號調理模塊7、FPGA8。10MHz的外部參考頻率連接到參考源接口1的輸入端，分成兩路信號，一路信號連接到FPGA8并作為FPGA8工作的時鐘源，另一路信號連接到倍頻模塊2，將參考源進行倍頻后作為DDS3工作的時鐘源。所述被測源接口4將被測信號分成兩路信號，一路信號作為初步被測頻率連接到FPGA8，FPGA8通過由內部分頻得到的1Hz的時鐘信號，通過初步被測頻率對1Hz的時鐘信號進行填充計數，得到初步被測頻率的初步測量值，另一路信號連接到帶通濾波器5進行1-30MHz的帶通濾波后作為混頻被測頻率連接到混頻器6的本振端。所述DDS3在FPGA8的控制下調整輸出頻率，經過低通濾波后連接到混頻器6的射頻端。所述混頻器6對DDS3的輸出頻率與混頻被測頻率進行混頻，并將中頻端連接到信號調理模塊7。所述信號調理模塊7包括依次連接的低通濾波器、放大器和過零比較器。所述低通濾波器通過對混頻器6的中頻端信號進行低通濾波得到差拍信號，所述放大器對差拍信號進行飽和放大，使其上升時間更短，所述過零比較器對放大后的差拍信號進行過零檢測，使其上升時間進一步縮短，并避免誤觸發。信號調理模塊7的輸出端連接到FPGA8。用FPGA8通過測量的差拍信號的頻率值和DDS3的輸出頻率值獲得被測信號的精細測量頻率值。