基于FPGA的雙相檢頻標(biāo)相位比對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，頻率的檢測(cè)在一些精度要求很高的場(chǎng)合顯得尤其重要，比如天文臺(tái)的授時(shí)系統(tǒng)、高精度的電子儀器儀表設(shè)備。時(shí)間頻率測(cè)量和科學(xué)發(fā)展是相輔相成的關(guān)系，時(shí)間測(cè)量的精準(zhǔn)程度反映了科學(xué)發(fā)展的水平，而科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展又進(jìn)一步促進(jìn)了時(shí)間測(cè)量學(xué)的發(fā)展?，F(xiàn)今社會(huì)對(duì)于信息傳輸和高效處理的要求愈加提高，高精度的時(shí)間測(cè)量技術(shù)的發(fā)展也就愈加得到重視?，F(xiàn)在，長(zhǎng)度、電壓等物理量也可以轉(zhuǎn)換為用時(shí)間測(cè)量的技術(shù)來確定。
　　本論文是在基于對(duì)周期性

2、信號(hào)之間相位差變化存在著規(guī)律性的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，參照現(xiàn)有的頻標(biāo)比對(duì)技術(shù)，創(chuàng)新性的提出了一種基于相位重合脈沖檢測(cè)技術(shù)的雙相檢頻標(biāo)比對(duì)新方法。對(duì)于兩個(gè)頻率值較為接近的信號(hào)，通過引入了中介源頻率的方法，使其相位差變寬后，再利用中介源頻率進(jìn)行填充計(jì)數(shù)的方法，同時(shí)對(duì)兩路鑒相脈沖進(jìn)行填充計(jì)數(shù)并根據(jù)計(jì)數(shù)值得到鑒相曲線后，將兩組曲線進(jìn)行組合，巧妙地消除了傳統(tǒng)鑒相曲線中存在的死區(qū)和非線性現(xiàn)象，得到滿周期內(nèi)的無“死區(qū)”高線性鑒相曲線。最后通過測(cè)試證明該方法具有

3、測(cè)量精度高、系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)、體積小，可靠性高等特點(diǎn)。
　　本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處在于引入了中介源頻率后，兩信號(hào)的相位原本非常窄的差脈寬變得比較寬，這樣利于頻率填充計(jì)數(shù)，后經(jīng)數(shù)據(jù)處理程序最終得到0°～360°滿周期的無“死區(qū)”的高線性鑒相曲線；另外，使用中介源頻率分別對(duì)兩路頻率信號(hào)進(jìn)行鑒相并分別取出相位差信號(hào)，兩路相位差信號(hào)分別和頻標(biāo)中、被測(cè)同步且都與中介源頻率同步，在取出兩相位差信號(hào)的門時(shí)差后在用中介源頻率對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)，便可成功的消除電子

4、計(jì)數(shù)器測(cè)頻中普遍存在±1個(gè)字的計(jì)數(shù)誤差。
　　在系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)方面會(huì)使用到FPGA，也就是現(xiàn)場(chǎng)可編程的邏輯門陣列，代替了分立元件，減小了系統(tǒng)的體積。FPGA是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)，用Verilog HDL語言編寫的FPGA模塊實(shí)現(xiàn)起來非常方便，而且經(jīng)過簡(jiǎn)單的布局就可以快速燒至FPGA芯片進(jìn)行測(cè)試。在系統(tǒng)的后端仿真，用到了圖形

5、化編程軟件LabVIEW，其根據(jù)FPGA模塊的計(jì)數(shù)值經(jīng)過數(shù)據(jù)數(shù)處理，便得到了預(yù)期的鑒相曲線。LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國(guó)國(guó)家儀器NI開發(fā)研制，其使用圖形化編輯G語言編程，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。LabVIEW開發(fā)環(huán)境集成了工程師和科學(xué)家快速構(gòu)建各種應(yīng)用所需的所有工具，旨在幫助工程師和科學(xué)家解決問題、提高生產(chǎn)力和不斷創(chuàng)新。
　　基于相位點(diǎn)重合的測(cè)量方法是一種精準(zhǔn)度較高的周期信號(hào)測(cè)量辦法，在有的應(yīng)用場(chǎng)合下，分辨率可達(dá)10p