[發明專利]一種基于模糊區脈沖檢測的高精度異頻數字鎖相環系統

有效

• 申請號: 202110660145.4
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113395069B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 杜保強;張建偉;耿鑫;田二林;梁樹軍
• 申請（專利權）人: 鄭州輕大產業技術研究院有限公司
• 主分類號: H03L7/18
• 分類號: H03L7/18
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才

本發明提供了一種基于模糊區脈沖檢測的高精度異頻數字鎖相環系統，包括頻標模塊、DDS模塊、信號脈沖變換模塊、異頻群相位重合點脈沖模塊、相位差測量與處理模塊、壓控晶振模塊、顯示模塊和電源模塊；相對于現有的高精度鎖相環，本發明無需鑒相器，采用模糊區脈沖檢測方法使相位差測量的分辨率得到了極大提高，任意時刻的相位差測量分辨率優于1ps，大幅度提高了鎖相環的同步精度，利用FPGA技術使系統結構集成化，降低了開發成本，抑制了相位噪聲，加強了系統的穩定性和可靠性。

技術領域

本發明涉及鎖相環技術領域，尤其涉及一種基于模糊區脈沖檢測的高精度異頻數字鎖相環系統。

背景技術

鎖相環是一種相位同步控制系統，在電子通信、自動控制以及自動測量與檢測等領域具有廣泛應用。傳統的鎖相環建立在同頻鑒相基礎之上，被鎖信號必須經過頻率的歸一化處理才能完成與頻標信號之間的相位比對，頻率的歸一化處理需要經過復雜的頻率變換過程，容易引入變換線路的附加噪聲，最終使鎖相環的同步精度難以保證。以異頻鑒相為基礎的鎖相環建立在頻標信號和被鎖信號穩定頻率關系基礎之上，在復雜環境應用下當頻標信號和被鎖信號之間的頻率關系復雜或存在大頻率偏差時，脈沖鑒相輸出的相位差信號不呈現規律性變化，最終使鎖相系統的穩定性和可靠性變差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于模糊區脈沖檢測的高精度異頻數字鎖相環系統，采用模糊區脈沖檢測技術，能夠大幅度提高鎖相環的同步精度和相位差測量的分辨率，加強系統的穩定性和可靠性。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于模糊區脈沖檢測的高精度異頻數字鎖相環系統，包括頻標模塊、DDS模塊、信號脈沖變換模塊、異頻群相位重合點脈沖模塊、相位差測量與處理模塊、壓控晶振模塊、顯示模塊和電源模塊；頻標模塊的信號輸出端分別連接DDS模塊的信號輸入端和信號脈沖變換模塊的信號輸入端，DDS模塊的信號輸出端連接信號脈沖變換模塊的信號輸入端，信號脈沖變換模塊的信號輸出端連接異頻群相位重合點脈沖模塊的信號輸入端，異頻群相位重合點脈沖模塊的信號輸出端連接相位差測量與處理模塊的信號輸入端，相位差測量與處理模塊的信號輸出端連接壓控晶振模塊的信號輸入端，壓控晶振模塊的信號輸出端分別連接信號脈沖變換模塊的信號輸入端和顯示模塊的信號輸入端；

所述的頻標模塊，用以提供鎖定晶體振蕩器的10MHz頻標信號；

所述的DDS模塊，用以產生與頻標信號和晶體振蕩器信號進行相位重合的輔助信號；

所述的信號脈沖變換模塊，用以產生脈沖信號；

所述的異頻群相位重合點脈沖模塊，用以產生頻標信號和輔助信號之間的群相位重合點脈沖信號以及輔助信號與晶體振蕩器信號之間的群相位重合點脈沖信號；

所述的相位差測量與處理模塊，用以獲得頻標信號和晶體振蕩器信號之間的相位差值并產生晶體振蕩器的壓控信號；

所述的壓控晶體振蕩器模塊，用以產生晶體振蕩器信號即被鎖信號；

所述的顯示模塊，用于接收晶體振蕩器信號頻率即鎖相環信號并顯示。

所述的頻標模塊采用頻率準確度±5×10^-13的Microsemi 5071A銫原子鐘。

所述的DDS模塊采用DDS芯片AD9854。

所述的信號脈沖變換模塊由第一信號調理電路、第二信號調理電路和第三信號調理電路組成；具體的：

第一信號調理電路、第二信號調理電路和第三信號調理電路均采用信號調理電路，所述的信號調理電路由施密特觸發器74LS14D和反相器74LS04D組成，施密特觸發器74LS14D的信號輸入端作為信號調理電路的信號輸入端，施密特觸發器74LS14D的信號輸出端與反相器74LS04D的信號輸入端連接，反相器74LS04D組成的信號輸出端作為信號調理電路的信號輸出端；