基于FPGA的雙相檢頻標相位比對系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著當代科學技術的高速發(fā)展，頻率的檢測在一些精度要求很高的場合顯得尤其重要，比如天文臺的授時系統(tǒng)、高精度的電子儀器儀表設備。時間頻率測量和科學發(fā)展是相輔相成的關系，時間測量的精準程度反映了科學發(fā)展的水平，而科學技術的高速發(fā)展又進一步促進了時間測量學的發(fā)展。現(xiàn)今社會對于信息傳輸和高效處理的要求愈加提高，高精度的時間測量技術的發(fā)展也就愈加得到重視?，F(xiàn)在，長度、電壓等物理量也可以轉(zhuǎn)換為用時間測量的技術來確定。
　　本論文是在基于對周期性

2、信號之間相位差變化存在著規(guī)律性的認識基礎上，參照現(xiàn)有的頻標比對技術，創(chuàng)新性的提出了一種基于相位重合脈沖檢測技術的雙相檢頻標比對新方法。對于兩個頻率值較為接近的信號，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行填充計數(shù)的方法，同時對兩路鑒相脈沖進行填充計數(shù)并根據(jù)計數(shù)值得到鑒相曲線后，將兩組曲線進行組合，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。最后通過測試證明該方法具有

3、測量精度高、系統(tǒng)易于實現(xiàn)、體積小，可靠性高等特點。
　　本設計的創(chuàng)新之處在于引入了中介源頻率后，兩信號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兩路頻率信號進行鑒相并分別取出相位差信號，兩路相位差信號分別和頻標中、被測同步且都與中介源頻率同步，在取出兩相位差信號的門時差后在用中介源頻率對其進行計數(shù)，便可成功的消除電子

4、計數(shù)器測頻中普遍存在±1個字的計數(shù)誤差。
　　在系統(tǒng)的功能實現(xiàn)方面會使用到FPGA，也就是現(xiàn)場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上進一步發(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，用Verilog HDL語言編寫的FPGA模塊實現(xiàn)起來非常方便，而且經(jīng)過簡單的布局就可以快速燒至FPGA芯片進行測試。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模塊的計數(shù)值經(jīng)過數(shù)據(jù)數(shù)處理，便得到了預期的鑒相曲線。LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器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家快速構建各種應用所需的所有工具，旨在幫助工程師和科學家解決問題、提高生產(chǎn)力和不斷創(chuàng)新。
　　基于相位點重合的測量方法是一種精準度較高的周期信號測量辦法，在有的應用場合下，分辨率可達10p