[發明專利]一種基于FPGA電路的掃頻時間檢測方法

有效

• 申請號: 202010524976.4
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111665708B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 牛紅濤;黃建瓊;楊雪梅;肖鵬;王巍;王晨光;張志峰
• 申請（專利權）人: 中國測試技術研究院電子研究所
• 主分類號: G04F10/00
• 分類號: G04F10/00
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 田高潔

本發明公開了一種基于FPGA電路的掃頻時間檢測方法，涉及信號處理及信號測量技術領域，包括采用掃頻時間檢測算法對每一個連續的方波信號的上升邊沿進行實時分析，如果被測信號頻率達到設置的起始頻率則啟動計數器進行計時，當被測信號的瞬時頻率達到設置的終止頻率則停止計時，從而可以得到起始頻率和終止頻率之間的精確的時間間隔，實現對變頻信號進行自動掃頻時間檢測功能，由于FPGA測量電路采用100MHz時鐘對被測信號進行實時分析計算，每隔10ns對信號進行一次邊沿檢測，提高了測量系統的精度。

技術領域

本發明涉及信號處理及信號測量領域，具體為一種基于FPGA電路的掃頻時間檢測方法。

背景技術

隨著經濟的發展，時間頻率相關技術已廣泛應用于通信、儀表和自動控制系統等領域，與生產生活密切相關，在民用、工業、軍事、航空航天等多個領域發揮著重要作用。函數信號發生器是與時間頻率相關的重要電子儀器，能產生某些特定的周期性時間函數波形信號，如正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等，它產生的信號幅度恒定、頻率可在限定范圍內作線性變化。函數信號發生器的重要特點是它所產生的信號頻率步進值及頻率范圍是可以設置的。它的掃頻功能廣泛應用于現代電子系統，在通信、雷達、電子對抗、導航、汽車測速、儀器儀表等許多領域中都有著廣泛的應用。函數信號發生器在測試儀器中，可單獨作為標準信號源，是用于電子儀表檢測的重要測試工具。目前，國內雖然制定了函數信號發生器檢定規程，然而該規程還沒有完全覆蓋函數信號發生器的所有功能參數，尤其是掃頻時間參數。掃頻時間參數對于速度參數的檢測校準非常重要，尤其是在汽車檢測領域。掃頻時間檢測技術是保障時間頻率參數準確性的重要手段，對速度參數的檢測校準有著重要作用。因此，開展自動掃頻時間參數的檢測技術研究對于時間頻率、轉速、車速以及瞬時速度等參數的檢測校準工作有重要的應用價值。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于FPGA電路的掃頻時間檢測方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種基于FPGA電路的掃頻時間檢測方法，包括以下步驟：

步驟1，通過FPGA電路檢測信號的瞬時頻率；

步驟2，判斷步驟1中的信號的瞬時頻率是否滿足起始計時頻率，如果滿足則進入步驟3，如果不滿足則跳轉到步驟1；

步驟3，開始計時并繼續檢測信號的瞬時頻率；

步驟4，判斷步驟3中的信號的瞬時頻率是否滿足結束頻率，如果滿足則進入步驟5，如果不滿足則跳轉到步驟3；

步驟5，結束計時并向上位機輸出結果。

優選的，所述檢測信號為方波信號，所述方波信號包括連續方波信號與頻率隨時間變化的方波信號。

優選的，所述連續方波信號的周期通過掃頻時間檢測算法計算得到：

f為連續的方波信號集合，表示為：

f＝{f(x₁)，f(x₂)，...，f(x_m)}

其中，f(x_k)為單個方波信號，表示為：

式中，A表示方波信號的幅值，T(x_k)為方波信號f(x_k)的周期，而k＝1,2,3,...,m。因此，連續方波信號周期的集合T表示為：

T＝{T(x₁)，T(x₂)，...，T(x_m)}。

所述連續方波信號的瞬時頻率通過周期T間接計算得到。