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数字化相位差的测量

更新时间：2020-03-24 12:09:06 大小：4M 上传用户：zhiyao6查看TA发布的资源 标签：数字化相位差 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

相位差的测量在时频测控领域具有很重要的意义，并且许多其它周期性信号的参数能够从相位差及其变化中导出。基于模拟线路的相位差测量仪器具有结构复杂、噪声干扰大、性能不稳定、精度难以进一步提高、价格昂贵等弊端。基于传统的数字化测量方法主要是通过门电路、触发器以及计数器来实现，使得测量电路变得复杂、调试困难，并且会引入额外的漂移。

  针对这些不足，本文提出了一种新的数字化相位差测量方法。该方法是在数字化背景下，利用采样时钟信号与被采样信号间的相位变化规律形成的时钟游标效应来实现相位差的测量。其具体实现是用两个ADC在同一采样时钟作用下分别对被测信号和参考信号进行模数转换，并且采样时钟信号的频率与两个比对信号的频率具有某种相关性，以此形成时钟游标现象，使无序的量化过程有序化，这样得到的采样点不仅具有幅度信息还具有相位信息。由于受ADC分辨率的限制，采样点在每个量化值附近都会形成量化模糊区，利用过零点处量化模糊区的边沿来控制计数闸门的形成，实现被测信号和参考信号之间相位差的测量。与模拟的和传统的数字化测量方法相比，这种方法不仅简化了测量装置的线路结构和实现算法，同时也可以获得最真实的相位信息，而且利用了游标效应，抑制了量化误差和计数误差。

  本文先对测量方法中用到的基本知识作了介绍，为测量方案的提出提供理论支持。在此基础上通过单片机与FPGA联合开发相位差测量系统，并详细介绍了系统中各模块的功能以及具体实现，最后通过同源同频信号间的自校实验以及非同源信号间的互比实验进行验证。实验证明，在自校时该测量方法的秒级稳定度能达到10-12，日稳能达到-1610量级，日漂移在10ps内并且不会随时间累积，特别适合于高精度频标长期稳定度及准确度的比对，并且这一方法的提出将对我国卫星导航、定位、授时以及航空航天等领域的发展做出重要贡献，具有很好的发展前景。

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