[發明專利]高精度頻率測量系統及方法

有效

• 申請號: 201710240279.4
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107064628B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 李瀛臺;胡剛毅;劉倫才;王健安;雷昕;黃曉宗;王國強;趙晉;李健壯
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十四研究所
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 李琦

1.一種高精度頻率測量系統，其特征在于，包括：

模數轉換模塊，接收模擬中頻信號，用于將所述模擬中頻信號轉換為數字中頻信號；

混頻模塊，其輸入端連接所述模數轉換模塊的輸出端，用于產生兩路正交的本地載波以將所述數字中頻信號變頻到數字基帶信號；

抽取濾波模塊，其輸入端連接所述混頻模塊的輸出端，用于對所述數字基帶信號進行低通濾波與抽取處理以降低數據速率得到短數據；

傅立葉變換模塊，其輸入端連接于所述抽取濾波模塊的輸出端，用于將所述短數據進行離散傅立葉變換得到頻域信號；

測頻模塊，其輸入端連接所述傅立葉變換模塊的輸出端，基于傅立葉變換的頻域信號中幅度最大值及相鄰的兩個計算值，采用三點插值測頻得到第一頻率測量值；

掃描模塊，其輸入端連接所述測頻模塊的輸出端，以所述第一頻率測量值為中心，在掃描范圍內采用步進掃描，按照傅立葉變換方式逐點計算幅度最大值，得到掃描的第二頻率測量值；

選擇器，其輸入端分別連接所述測頻模塊及掃描模塊的輸出端，用于選擇第一頻率測量值與第二頻率測量值中任意一個作為頻率測量的結果。

2.根據權利要求1所述的高精度頻率測量系統，其特征在于，所述混頻模塊包括頻率源與乘法器，所述頻率源采用直接頻率合成器實現，產生兩路正交的本地載波；通過兩路乘法器分別對應連接第一混頻電路、第二混頻電路，將數字中頻信號下變頻到數字基帶信號。

3.根據權利要求1所述的高精度頻率測量系統，其特征在于，所述抽取濾波電路包括積分梳狀濾波器、半帶濾波器、FIR濾波器、可變抽取器與多個旁路選擇電路，其中，所述積分梳狀濾波器、半帶濾波器、FIR濾波器與可變抽取器的首位依次相連，且所述積分梳狀濾波器、半帶濾波器、FIR濾波器與可變抽取器均對應并聯一個旁路選擇電路。

4.根據權利要求1所述的高精度頻率測量系統，其特征在于，所述測頻模塊包括幅值排序電路與三點插值電路，所述幅值排序電路，用于根據離散傅立葉變換所得的幅值大小進行排序得到幅度最大值；所述三點插值電路，用于根據幅度最大值以及其相鄰兩個計算值為依據，利用三點插值算法計算得到第一頻率測量值。

5.根據權利要求1所述的高精度頻率測量系統，其特征在于，所述掃描模塊為精細掃描電路，用于根據三點插值測頻得到第一頻率測量值為中心，在掃描范圍內采用小頻率步進，按照傅立葉變換方式進行計算，得到對應的幅值最大點為第二頻率測量值。

6.根據權利要求1所述的高精度頻率測量系統，其特征在于，所述選擇器為二選一電路。

7.根據權利要求1所述的高精度頻率測量系統，其特征在于，還包括：參數配置模塊，其用于根據外部輸入的配置信息對所述傅立葉變換模塊中數據長度、抽取濾波模塊的抽取倍數、濾波系數與旁路選擇電路進行參數配置。

8.根據權利要求1所述的高精度頻率測量系統，其特征在于，還包括：時鐘模塊，其用于根據外部輸入的配置信息產生各個模塊所需的時鐘信號。

9.一種高精度頻率測量方法，其特征在于，包括：

將模擬中頻信號進行模數轉換生成數字中頻信號；

利用混頻模塊產生兩路正交的本地載波，將數字中頻信號變頻到數字基帶信號；

對所述數字基帶信號進行低通濾波與抽取處理，以降低數據速率得到短數據；

將所述短數據進行離散傅立葉變換得到其對應的頻域信號；

基于傅立葉變換中頻域信號的幅度最大值及相鄰的兩個計算值，采用三點插值測頻得到第一頻率測量值；

以所述第一頻率測量值為中心，在掃描范圍內采用小頻率步進，按照傅立葉變換方式進行計算，根據幅度最大值得到掃描的第二頻率測量值；

選擇第一頻率測量值與第二頻率測量值中任意一個作為頻率測量的結果。

10.根據權利要求9所述的高精度頻率測量方法，其特征在于，所述在掃描范圍內采用小頻率步進，采用傅立葉變換方式進行計算，根據幅度最大值得到掃描的第二頻率測量值的步驟，包括：

確定掃描范圍和掃描步進m，在掃描范圍內以第一頻率測量值為中心；按照以下公式進行掃描計算：

式中，x[n]為數據序列，X[m]中幅值最大的點所對應的頻率即為測量結果，m為小數，其取值代表所掃描的頻率點。