高分辨率時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x作為專門的時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x器，在通信、導(dǎo)航、測(cè)控眾多領(lǐng)域都有著重大作用。在傳統(tǒng)的時(shí)間間隔測(cè)量設(shè)備中采用的是脈沖填充，通過電子計(jì)數(shù)的方法測(cè)時(shí)間間隔，這樣的儀器設(shè)備原理簡(jiǎn)單但其分辨率主要取決于主時(shí)鐘的頻率。要獲得高分辨率則主頻時(shí)鐘頻率要求相當(dāng)高。因此單純依靠這種方法無法滿足高分辨率的要求。 近些年來國內(nèi)外研究了許多新的測(cè)量方法，例如模擬內(nèi)插法?；谀M內(nèi)插方法設(shè)計(jì)的儀器設(shè)備理論測(cè)量精度高，但是模擬的方法帶來較大的非線性誤

2、差，實(shí)現(xiàn)起來有很多局限性，且對(duì)硬件電路有很高的要求，從而儀器設(shè)計(jì)的成本也增加了。本課題設(shè)計(jì)的高分辨率時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x是基于量化延遲這一測(cè)時(shí)間間隔的原理。量化延遲單元可以由有源器件也可以由無源的傳輸導(dǎo)線構(gòu)成。并且隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)量化延遲單元的單片集成。 本文詳細(xì)介紹了時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法，在吸收和借鑒國內(nèi)外先進(jìn)時(shí)間間隔測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)出一種新的高分辨率時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x器。該測(cè)量?jī)x基于時(shí)空轉(zhuǎn)換這一新

3、的理論，利用可編程邏輯器件布線延遲量化時(shí)間間隔設(shè)計(jì)出一種基于FPGA和MCU模式的設(shè)計(jì)方案。論文分別從理論分析、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)等方面詳細(xì)的闡述了該測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程。現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列FPGA作為核心芯片對(duì)系統(tǒng)的數(shù)字電路部分進(jìn)行了集成化設(shè)計(jì)，達(dá)到了簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的目的。最終基于這一方案設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x能夠?qū)崿F(xiàn)200ps的高分辨率，并且設(shè)計(jì)的時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。