本發(fā)明涉及測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種寬帶調(diào)制域測量系統(tǒng)，還涉及一種寬帶調(diào)制域測量方法。

背景技術(shù)：

調(diào)制域、時(shí)域和頻域并稱為“三域”。時(shí)域分析是測量輸入信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的關(guān)系；頻域分析是測量輸入信號(hào)幅度隨頻率變化的關(guān)系；而調(diào)制域分析是測量輸入信號(hào)頻率隨時(shí)間變化的關(guān)系。

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，捷變頻、連續(xù)波調(diào)頻、線性調(diào)頻、脈沖調(diào)制、數(shù)字調(diào)制及組合調(diào)制技術(shù)得到了快速發(fā)展和應(yīng)用，同時(shí)頻段也得到了大幅擴(kuò)展，對指標(biāo)也提出了更高的要求。為滿足新的需求，現(xiàn)代調(diào)制域分析要具備大帶寬、高速高分辨力、無死區(qū)及短采樣間隔等測量要求。

由于調(diào)制域分析相比時(shí)域分析和頻域分析有獨(dú)到的優(yōu)勢，調(diào)制域分析在抗干擾通信、捷變頻雷達(dá)、電子戰(zhàn)系統(tǒng)中均得到了廣泛應(yīng)用，是軍民電子系統(tǒng)研制、生產(chǎn)、維護(hù)等階段必備的儀器。

調(diào)制域分析通過對被測信號(hào)高速連續(xù)零空閑測量，以精確表征被測信號(hào)的瞬變特性，典型測量時(shí)序如圖1所示，用被測信號(hào)對閘門信號(hào)同步，用同步閘門控制被測信號(hào)計(jì)數(shù)器，可以消除±1個(gè)被測信號(hào)事件誤差。用更高頻率的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號(hào)對閘門時(shí)間進(jìn)行測量，相對于傳統(tǒng)的計(jì)數(shù)器可以得到更高的頻率分辨率。由于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號(hào)與同步閘門不同步，因此仍然存在±1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基誤差。為了提高測量分辨率，還需要對標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基與閘門前沿和閘門后沿的誤差進(jìn)行精密時(shí)間內(nèi)插測量，測量結(jié)果計(jì)算如下：

f₁＝N₁/(T₁+ΔT₁-ΔT₂) (1)

其中：f₁是頻率測量值；

N₁是被測信號(hào)計(jì)數(shù)值；

T1根據(jù)時(shí)基計(jì)數(shù)值計(jì)算得到；

ΔT₁和ΔT₂是精密內(nèi)插測量值。

調(diào)制域測量采用的典型系統(tǒng)如圖2所示，閘門生成單元首先產(chǎn)生原始閘門G₀，原始閘門與被測信號(hào)同步后產(chǎn)生同步閘門信號(hào)G_s，G_s作為兩組事件計(jì)數(shù)器和時(shí)間計(jì)數(shù)器的使能信號(hào)，G_s為高電平時(shí)，控制事件計(jì)數(shù)單元1和時(shí)間計(jì)數(shù)單元1對被測信號(hào)和時(shí)基信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，G_s為低電平時(shí)，控制事件計(jì)數(shù)單元2和時(shí)間計(jì)數(shù)單元2對被測信號(hào)和時(shí)基信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。同時(shí)同步閘門信號(hào)與時(shí)基信號(hào)經(jīng)閘門邏輯控制單元產(chǎn)生同步閘門前沿誤差脈沖E₁和后沿誤差脈沖E₂，這兩個(gè)誤差脈沖送入模擬內(nèi)插單元的充放電電路，線性的將誤差脈沖擴(kuò)展成相對大的脈沖，經(jīng)擴(kuò)展處理后完成誤差補(bǔ)償和計(jì)數(shù)，可有效提高時(shí)間或頻率分辨率。

將誤差脈沖展寬的辦法是：在誤差脈沖為高期間對一個(gè)電容以恒定電流充電；然后以慢N倍(例如N＝1000)的速度放電，則電容放電到起始狀態(tài)下的時(shí)間是誤差脈沖寬度的N倍，在電容充電時(shí)刻和電容放電到起始狀態(tài)的時(shí)刻通過整形電路可以得到放大后的脈沖信號(hào)，然后再用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘對其進(jìn)行測量計(jì)數(shù)得到擴(kuò)展后的脈沖寬度。

另一種誤差脈沖擴(kuò)展的辦法是：將誤差脈沖按照需要的比例轉(zhuǎn)換成斜坡電壓，在誤差脈沖的起始時(shí)刻和終止時(shí)刻，用A/D對電壓進(jìn)行采樣，通過測量的電壓值和電壓轉(zhuǎn)換比例計(jì)算得到擴(kuò)展后的修正值。

最后對事件計(jì)數(shù)值、時(shí)間計(jì)數(shù)值和前后內(nèi)插修正值按照公式(1)統(tǒng)一計(jì)算后，得到最終的被測信號(hào)頻率。

上述測量系統(tǒng)中，模擬內(nèi)插單元的誤差脈沖充放電電路是關(guān)鍵部分，它直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的測量精度和測量速度。時(shí)基信號(hào)與同步閘門信號(hào)之間的相位差是所要測量的誤差脈沖信號(hào)，誤差脈沖E₁和E₂的范圍是0到一個(gè)時(shí)基信號(hào)周期，直接用它來充電就有可能出現(xiàn)脈沖極窄的情況，從而導(dǎo)致模擬內(nèi)插失效或?qū)е抡`差很大的情況，因此一般要對誤差脈沖進(jìn)行展寬處理，展寬后將誤差脈沖線性的轉(zhuǎn)化為相對大的脈沖或相對大的電壓，然后再進(jìn)行后續(xù)處理，誤差脈沖充放電電路一般采用電流源和橋式二極管充放電電路來實(shí)現(xiàn)。

上述測量系統(tǒng)的主要局限性在于，為了避免窄誤差脈沖導(dǎo)致模擬內(nèi)插失效或?qū)е抡`差很大的情況，要求誤差脈沖寬度不能太小，需要對誤差脈沖寬度進(jìn)行擴(kuò)展；為了達(dá)到較高的精度，要求對誤差脈沖要進(jìn)行較大倍數(shù)的擴(kuò)展。誤差脈沖寬度和較大倍數(shù)擴(kuò)展的綜合效應(yīng)使得內(nèi)插擴(kuò)展總時(shí)間同比例擴(kuò)展。當(dāng)用比較電路對誤差脈沖進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，擴(kuò)展脈沖就會(huì)較寬，使得內(nèi)插擴(kuò)展的時(shí)間較長；當(dāng)用AD轉(zhuǎn)換器采樣方式擴(kuò)展時(shí)，為了充分利用AD轉(zhuǎn)換器的有效范圍，要求充放電有效電壓范圍要較寬，也使得內(nèi)插擴(kuò)展的時(shí)間較長。同時(shí)每次測量完后還要給模擬內(nèi)插單元預(yù)留一定的復(fù)位時(shí)間，因此這兩種方式最終都會(huì)使連續(xù)測量的采樣間隔最小值受到限制。

由于模擬電路對工作溫度敏感性較高，因此模擬內(nèi)插法穩(wěn)定性較差。同時(shí)由于電路本身存在一定的漏電流，導(dǎo)致電容充電輸出電壓存在一定的非線性，對測量精度也有較大的影響，若要達(dá)到較高分辨力，需要對電壓非線性進(jìn)行精確校準(zhǔn)。另外由于模擬電路固有的充放電時(shí)間限制，決定了模擬內(nèi)插法的單次測量的時(shí)間間隔不能太小，這在高速短采樣間隔測量領(lǐng)域，應(yīng)用受到很大局限。

為了達(dá)到高分辨力要求，在對誤差脈沖進(jìn)行測量時(shí)，采用游標(biāo)法進(jìn)行測量。游標(biāo)法利用游標(biāo)卡尺的原理測量閘門邊沿與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)時(shí)鐘上升沿之間的差值，通常設(shè)計(jì)一對游標(biāo)時(shí)鐘，在計(jì)數(shù)閘門開啟和關(guān)閉時(shí)，啟動(dòng)游標(biāo)計(jì)數(shù)器，游標(biāo)時(shí)鐘不斷跟蹤標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)時(shí)鐘，當(dāng)游標(biāo)時(shí)鐘邊沿與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)時(shí)鐘上升沿重合時(shí)，關(guān)閉游標(biāo)計(jì)數(shù)器。

測量誤差與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期和游標(biāo)時(shí)鐘周期的差值成正比，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)時(shí)鐘和游標(biāo)時(shí)鐘的差值越小，分辨力越高。游標(biāo)跟蹤時(shí)間與計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期和游標(biāo)時(shí)鐘周期的差值成反比，計(jì)數(shù)時(shí)鐘和游標(biāo)時(shí)鐘的差值越小，游標(biāo)跟蹤時(shí)間越長。為達(dá)到較高的分辨力并盡量減小測量時(shí)間，需要使用盡可能高的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘頻率和游標(biāo)時(shí)鐘頻率，且需要復(fù)雜的高分辨力頻率控制技術(shù)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)時(shí)鐘和游標(biāo)時(shí)鐘，并嚴(yán)格控制所有時(shí)鐘的頻率和相位，并達(dá)到非常高的精度和穩(wěn)定度，電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度大。同時(shí)當(dāng)計(jì)數(shù)閘門邊沿與計(jì)數(shù)時(shí)鐘上升沿之間的間隔較小時(shí)，受器件本身響應(yīng)時(shí)間的限制，游標(biāo)計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和關(guān)閉會(huì)存在一定的死區(qū)區(qū)間，使最小跟蹤時(shí)間受到一定限制。

在圖2所示測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，隨著可編程邏輯器件的發(fā)展，發(fā)展出圖3所示的實(shí)現(xiàn)方案。

閘門生成單元首先產(chǎn)生原始閘門G₀，原始閘門與被測信號(hào)同步后產(chǎn)生同步閘門信號(hào)G_s，G_s作為兩組事件計(jì)數(shù)單元和時(shí)間計(jì)數(shù)單元的使能信號(hào)，G_s為高電平時(shí)，高速事件計(jì)數(shù)單元1、低速事件計(jì)數(shù)單元1、高速時(shí)間計(jì)數(shù)單元1和低速時(shí)間計(jì)數(shù)單元1工作，G_s為低電平時(shí)，高速事件計(jì)數(shù)單元2、低速事件計(jì)數(shù)單元2、高速時(shí)間計(jì)數(shù)單元2和低速時(shí)間計(jì)數(shù)單元2工作。這兩組計(jì)數(shù)單元通過閘門同步單元產(chǎn)生的閘門同步信號(hào)G_s控制，一組計(jì)數(shù)單元工作時(shí)，另外一組執(zhí)行參數(shù)緩沖處理、同步及復(fù)位操作。同時(shí)同步閘門信號(hào)與時(shí)基信號(hào)經(jīng)閘門邏輯控制單元產(chǎn)生同步閘門前沿誤差脈沖E₁和后沿誤差脈沖E₂，這兩個(gè)誤差脈沖送入數(shù)字內(nèi)插處理單元，線性的將誤差脈沖擴(kuò)展成相對大的脈沖，經(jīng)擴(kuò)展處理后完成誤差補(bǔ)償和計(jì)數(shù)，可有效提高時(shí)間或頻率分辨率。

當(dāng)所有事件計(jì)數(shù)單元和時(shí)間計(jì)數(shù)單元均由專用芯片實(shí)現(xiàn)，如果要滿足長時(shí)間測量要求，就要實(shí)現(xiàn)高位寬計(jì)數(shù)，這要由多片專用計(jì)數(shù)芯片級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)，印制板設(shè)計(jì)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)成本高。當(dāng)所有事件計(jì)數(shù)器和時(shí)間計(jì)數(shù)器均由可編程器件實(shí)現(xiàn)時(shí)，優(yōu)點(diǎn)是可以大幅提高集成度和設(shè)計(jì)的靈活性，并降低成本，但受限于邏輯芯片本身的速度限制，很難達(dá)到大帶寬的測量要求。在圖3所示的實(shí)現(xiàn)方案中，高速事件計(jì)數(shù)單元和高速時(shí)間計(jì)數(shù)單元由專用高速計(jì)數(shù)芯片構(gòu)成，低速事件計(jì)數(shù)單元和低速時(shí)間計(jì)數(shù)單元在可編程邏輯芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，它接收高速事件計(jì)數(shù)單元的最高位輸出作為輸入，負(fù)責(zé)對該輸入最高位進(jìn)行計(jì)數(shù)。圖3所示的實(shí)現(xiàn)方案充分利用了專用芯片速度快、性能高、帶寬大，可編程邏輯器件編程方便、配置靈活、擴(kuò)展性好的優(yōu)點(diǎn)，對其進(jìn)行了合理設(shè)計(jì)和整合，使之充分發(fā)揮了各自的特點(diǎn)，被測信號(hào)的頻率范圍得以擴(kuò)展。

圖3所示的實(shí)現(xiàn)方案使用了數(shù)字內(nèi)插技術(shù)，數(shù)字內(nèi)插技術(shù)的特點(diǎn)是利用電信號(hào)的傳播延時(shí)確定的特性，來完成誤差脈沖信號(hào)的測量，它沒有模擬內(nèi)插要求的充放電環(huán)節(jié)，提高了內(nèi)插擴(kuò)展的速度，擴(kuò)展了采樣間隔的有效范圍。數(shù)字內(nèi)插原理如圖4所示，數(shù)字內(nèi)插使用一組在理論上傳播延時(shí)相等的延時(shí)單元構(gòu)成延時(shí)鏈，采用“串行延時(shí)、并行計(jì)數(shù)”的方法，實(shí)現(xiàn)高分辨力時(shí)間測量。延時(shí)內(nèi)插法的分辨率取決于單位延時(shí)單元的延遲時(shí)間，延遲時(shí)間越小，測量分辨率越高。

現(xiàn)有技術(shù)方案存在以下缺點(diǎn)：

(1)、現(xiàn)有技術(shù)包含兩路對稱的事件計(jì)數(shù)、時(shí)間計(jì)數(shù)、內(nèi)插計(jì)數(shù)等多個(gè)單元，實(shí)現(xiàn)和控制均非常復(fù)雜。

當(dāng)所有事件計(jì)數(shù)器和時(shí)間計(jì)數(shù)器均由專用芯片實(shí)現(xiàn)，如果要滿足長時(shí)間測量要求，就要實(shí)現(xiàn)高位寬計(jì)數(shù)，這要由多片專用計(jì)數(shù)芯片級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)，印制板設(shè)計(jì)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)成本高。

當(dāng)所有事件計(jì)數(shù)器和時(shí)間計(jì)數(shù)器均由可編程器件實(shí)現(xiàn)時(shí)，優(yōu)點(diǎn)是可以大幅提高集成度和設(shè)計(jì)的靈活性，并降低成本，但受限于邏輯芯片本身的速度限制，很難達(dá)到大帶寬的測量要求。

對專用芯片和可編程邏輯器件合理設(shè)計(jì)和整合，可以充分發(fā)揮各自的特點(diǎn)，滿足調(diào)制域大帶寬測量要求，但是進(jìn)一步提升了設(shè)計(jì)復(fù)雜度。

(2)、在高速頻率測量方面有很大的局限。

采用模擬內(nèi)插擴(kuò)展可以實(shí)現(xiàn)高分辨力測量，但是由于模擬電路對工作溫度敏感性較高，因此模擬內(nèi)插法穩(wěn)定性較差。同時(shí)由于電路本身存在一定的漏電流，導(dǎo)致電容充電輸出電壓存在一定的非線性，對測量精度也有較大的影響，若要達(dá)到較高分辨力，需要對電壓非線性進(jìn)行精確校準(zhǔn)。另外由于模擬電路固有的充放電時(shí)間限制，決定了模擬內(nèi)插法的單次測量的時(shí)間間隔不能太小，這在高速短采樣間隔測量領(lǐng)域，應(yīng)用受到很大局限。

采用游標(biāo)法需要使用盡可能高的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘頻率和游標(biāo)時(shí)鐘頻率，且需要復(fù)雜的高分辨力頻率控制技術(shù)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)時(shí)鐘和游標(biāo)時(shí)鐘，并嚴(yán)格控制所有時(shí)鐘的頻率和相位，電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度大。同時(shí)當(dāng)計(jì)數(shù)閘門邊沿與計(jì)數(shù)時(shí)鐘上升沿之間的間隔較小時(shí)，受器件本身響應(yīng)時(shí)間的限制，游標(biāo)計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和關(guān)閉會(huì)存在一定的死區(qū)區(qū)間，使最小跟蹤時(shí)間受到一定限制。

采用了數(shù)字內(nèi)插技術(shù)，構(gòu)造“串行延時(shí)、并行計(jì)數(shù)”的延時(shí)鏈，來完成誤差脈沖信號(hào)的測量，它沒有模擬內(nèi)插要求的充放電環(huán)節(jié)，可以進(jìn)一步提高內(nèi)插擴(kuò)展的速度。為滿足連續(xù)無死區(qū)測量要求，采用了對稱兩路測量通道交替工作方式，這兩路通道分別通過閘門高速同步單元產(chǎn)生的互補(bǔ)兩路閘門同步信號(hào)G_s和/G_s控制，為了保證各單元的精確同步，以及每個(gè)閘門都能對事件和時(shí)間準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，閘門時(shí)間寬度仍然不能太小，現(xiàn)有技術(shù)的最高水平，最小閘門寬度為100ns，對寬帶快速頻率跳變信號(hào)，仍然無法快速準(zhǔn)確測量頻率切換時(shí)間。

(3)、現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)方案，由于事件信號(hào)和時(shí)間信號(hào)是異步信號(hào)，同步閘門與事件信號(hào)完全同步，若事件和時(shí)間信號(hào)的邊沿非常接近時(shí)，時(shí)間計(jì)數(shù)單元和誤差脈沖提取單元在與閘門信號(hào)同步過程中，不可避免的會(huì)偶爾出現(xiàn)±1誤差，出現(xiàn)時(shí)序錯(cuò)誤。

(4)、現(xiàn)有技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)方案成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明公開了一種寬帶調(diào)制域測量系統(tǒng)及其方法，與現(xiàn)有技術(shù)方案比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，將閘門生成單元、閘門同步單元、時(shí)間計(jì)數(shù)單元、事件計(jì)數(shù)單元、誤差提取單元等統(tǒng)統(tǒng)簡化掉了，大幅簡化了電路和時(shí)序的設(shè)計(jì)難度和復(fù)雜度。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種寬帶調(diào)制域測量系統(tǒng)，包括：信號(hào)同步單元、邏輯選擇單元、第一抽頭延遲線多路延時(shí)單元、第二抽頭延遲線多路延時(shí)單元、第一數(shù)據(jù)緩沖單元、第二數(shù)據(jù)緩沖單元和處理單元；

信號(hào)同步單元接收被測信號(hào)作為輸入，輸出信號(hào)與邏輯選擇單元連接；邏輯選擇單元接收信號(hào)同步單元的輸出信號(hào)作為輸入，輸出信號(hào)與第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元和第二抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元連接；第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元與第一數(shù)據(jù)緩沖單元連接；第二抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元與第二數(shù)據(jù)緩沖單元連接；第一數(shù)據(jù)緩沖單元和第二數(shù)據(jù)緩沖單元的輸出與處理單元連接。

可選地，所述信號(hào)同步單元由可編程邏輯芯片實(shí)現(xiàn)，啟動(dòng)測量時(shí)，由被測信號(hào)上升沿同步生成時(shí)序控制信號(hào)送給邏輯選擇單元；根據(jù)測量分辨率的需要，選擇每間隔M個(gè)信號(hào)周期，輸出一個(gè)同步信號(hào)，M≥1。

可選地，所述邏輯選擇單元接收信號(hào)同步單元的輸出信號(hào)，經(jīng)邏輯選擇和控制，送給第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元和第二抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元；

在首次啟動(dòng)測量時(shí)，第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元的START和STOP₁信號(hào)使用邏輯選擇單元生成的START和STOP₁；第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元完成1次測量后，第二次啟動(dòng)測量時(shí)，使用STOP_2N-2和STOP_2N-1作為START和STOP₁；第三次啟動(dòng)測量時(shí)，使用STOP_3N-4和STOP_3N-3作為START和STOP₁......；

第二抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元的START和STOP₁與第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元的STOP_N-1和STOP_N共用相同的信號(hào)，構(gòu)成級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。

可選地，所述第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元和第二抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元用于提取START信號(hào)與STOP₁、STOP₂......STOP_N之間的延遲狀態(tài)，進(jìn)而計(jì)算出它們之間的延遲時(shí)間；

第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元和第二抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元處于交替工作狀態(tài)，為了保證在一路抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元工作時(shí)，另一路的數(shù)據(jù)可以正確的鎖存輸出和及時(shí)復(fù)位，抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元還同步輸出LOCK信號(hào)，用于數(shù)據(jù)緩沖單元鎖存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)鎖存好后，抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元內(nèi)部還產(chǎn)生RESET信號(hào)，用于抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元內(nèi)部狀態(tài)復(fù)位。

可選地，所述第一數(shù)據(jù)緩沖單元和第二數(shù)據(jù)緩沖單元負(fù)責(zé)及時(shí)鎖存第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元和第二抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元的測量數(shù)據(jù)。

可選地，所述處理單元負(fù)責(zé)與所述第一數(shù)據(jù)緩沖單元和第二數(shù)據(jù)緩沖單元交互，通過高速接口讀取測量數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行最終的運(yùn)算、處理及顯示。

可選地，上述的寬帶調(diào)制域測量系統(tǒng)，前端增加預(yù)分頻單元。

本發(fā)明還提出了一種寬帶調(diào)制域測量方法，利用上述測量系統(tǒng)對被測信號(hào)進(jìn)行調(diào)制域測量。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，將閘門生成單元、閘門同步單元、時(shí)間計(jì)數(shù)單元、事件計(jì)數(shù)單元、誤差提取單元等統(tǒng)統(tǒng)簡化掉了，大幅簡化了電路和時(shí)序的設(shè)計(jì)難度和復(fù)雜度；

(2)不需要閘門生成單元、閘門同步單元、時(shí)間計(jì)數(shù)單元、誤差提取單元等，完全由事件信號(hào)同步，消除了閘門信號(hào)、事件信號(hào)和時(shí)間信號(hào)等異步信號(hào)的同步錯(cuò)誤問題，工作更加穩(wěn)定，可靠性高；

(3)電路及時(shí)序簡化，成本低，易于用可編程器實(shí)現(xiàn)，也易于定制專用邏輯芯片，集成度高，保密性好。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為零空閑計(jì)數(shù)工作時(shí)序圖；

圖2為調(diào)制域測量采用的典型系統(tǒng)原理框圖；

圖3為調(diào)制域測量采用的另一個(gè)典型系統(tǒng)原理框圖；

圖4為數(shù)字內(nèi)插原理圖；

圖5為本發(fā)明的寬帶調(diào)制域測量系統(tǒng)原理圖；

圖6為本發(fā)明的信號(hào)同步單元的時(shí)序圖；

圖7為本發(fā)明的抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元原理圖；

圖8為本發(fā)明的抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元封裝圖；

圖9為本發(fā)明的抽頭延遲線電路的基本結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖5所示，本發(fā)明提出了一種寬帶調(diào)制域測量系統(tǒng)，包括：信號(hào)同步單元、邏輯選擇單元、抽頭延遲線多路延時(shí)單元、數(shù)據(jù)緩沖單元和處理單元。

所述信號(hào)同步單元接收被測信號(hào)作為輸入，其輸出信號(hào)與邏輯選擇單元連接；邏輯選擇單元接收信號(hào)同步單元的輸出信號(hào)作為輸入，輸出信號(hào)與第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元和第二抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元連接；第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元與第一數(shù)據(jù)緩沖單元連接；第二抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元與第二數(shù)據(jù)緩沖單元連接；第一數(shù)據(jù)緩沖單元和第二數(shù)據(jù)緩沖單元的輸出與處理單元連接。

信號(hào)同步單元接收被測信號(hào)作為輸入，啟動(dòng)測量時(shí)，由被測信號(hào)上升沿同步生成時(shí)序控制信號(hào)，送給邏輯選擇單元。

信號(hào)同步單元由可編程邏輯芯片實(shí)現(xiàn)，時(shí)序如圖6所示，由被測信號(hào)上升沿，同步生成START、LOCK、RESET、STOP等信號(hào)，送給邏輯選擇單元。可以根據(jù)測量分辨率的需要，選擇每間隔M個(gè)信號(hào)周期，輸出一個(gè)同步信號(hào)，M最小可以為1。若STOP₁與START之間的時(shí)間間隔為T₁，STOP₂與START之間的時(shí)間間隔為T₂，STOP₃與START之間的時(shí)間間隔為T₃......，則f₁＝M/T₁，f₂＝M/(T₂-T₁)，f₃＝M/(T₃-T₂)......

邏輯選擇單元由可編程邏輯芯片實(shí)現(xiàn)，接收信號(hào)同步單元的輸出信號(hào)，虛線框的“邏輯選擇”是邏輯選擇單元的一部分，之所以畫到外面，是為了更清晰的說明START和STOP1信號(hào)的來源，以及第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元和第二抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元之間的級(jí)聯(lián)關(guān)系。在首次啟動(dòng)測量時(shí)，第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元的START和STOP₁信號(hào)使用邏輯選擇單元生成的START和STOP₁；第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元完成1次測量后，第二次啟動(dòng)測量時(shí)，使用STOP_2N-2和STOP_2N-1作為START和STOP₁；第三次啟動(dòng)測量時(shí)，使用STOP_3N-4和STOP_3N-3作為START和STOP₁......。第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元的START和STOP₁與第二抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元的STOP_N-1和STOP_N共用相同的信號(hào)，構(gòu)成級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。這種級(jí)聯(lián)方式可以消除兩個(gè)抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元之間的系統(tǒng)誤差。

第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元和第二抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元用于提取START信號(hào)與STOP₁、STOP₂......STOP_N之間的延遲狀態(tài)，進(jìn)而計(jì)算出它們之間的延遲時(shí)間。第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元和第二抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元處于交替工作狀態(tài)，為了保證在一路抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元工作時(shí)，另一路的數(shù)據(jù)可以正確的鎖存輸出和及時(shí)復(fù)位，抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元還同步輸出LOCK信號(hào)，用于數(shù)據(jù)緩沖單元鎖存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)鎖存好后，抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元內(nèi)部還產(chǎn)生RESET信號(hào)，用于抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元內(nèi)部狀態(tài)復(fù)位。相關(guān)時(shí)序在圖6中均明確給出。

第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元和第二抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元可以采用可編程邏輯芯片實(shí)現(xiàn)，也可以采用專用芯片實(shí)現(xiàn)，如圖7所示，抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元包括多路級(jí)聯(lián)的抽頭延遲線電路結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)支持同一個(gè)起始信號(hào)，多個(gè)結(jié)束信號(hào)。把以上多路級(jí)聯(lián)的抽頭延遲線電路結(jié)構(gòu)封裝成一個(gè)模塊，并考慮輸出鎖存信號(hào)，可得到抽頭延遲線多路延時(shí)單元，如圖8所示。

抽頭延時(shí)結(jié)構(gòu)是數(shù)字內(nèi)插的一種基本實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，是一種全數(shù)字的高精度時(shí)間間隔測量方式，利用電信號(hào)傳輸經(jīng)過電子元件與連接導(dǎo)線時(shí)，必定產(chǎn)生時(shí)間延遲作用的現(xiàn)象作為測量時(shí)間間隔的手段。圖9是一個(gè)抽頭延遲線電路的基本結(jié)構(gòu)示意圖。

抽頭延遲線電路利用輸出邏輯狀態(tài)隨著輸入改變的邏輯緩沖門作為延時(shí)用的基本元件，每個(gè)延時(shí)元件后都接有觸發(fā)器。將起始脈沖信號(hào)START輸入第一個(gè)延時(shí)單元的串聯(lián)輸入端，由于信號(hào)經(jīng)過各邏輯門與連接導(dǎo)線都需要時(shí)間，所以這個(gè)信號(hào)將依次傳輸過每一個(gè)邏輯緩沖門，使各緩沖門的輸出以τ的延遲時(shí)間為間隔，依次地改變其輸出狀態(tài)。當(dāng)停止信號(hào)STOP上升沿到來時(shí)，各觸發(fā)器記錄下到此時(shí)為止有多少邏輯緩沖門的狀態(tài)改變了，再經(jīng)過內(nèi)部電路將狀態(tài)改變的延時(shí)單元數(shù)目轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。待測時(shí)間間隔可以通過以下公式獲得：

T＝m×τ (2)

公式中，T為起始信號(hào)START上升沿和終止信號(hào)STOP上升沿之間的時(shí)間間隔，m為改變了狀態(tài)的延時(shí)單元的個(gè)數(shù)。延時(shí)單元的延遲時(shí)間也就是此抽頭延遲線電路可以解析的最小時(shí)間間隔，決定了時(shí)間間隔測量分辨率，延時(shí)單元的個(gè)數(shù)乘以每個(gè)單元的延時(shí)時(shí)間，決定了延時(shí)時(shí)間測量范圍。

圖5中，第一數(shù)據(jù)緩沖單元和第二數(shù)據(jù)緩沖單元負(fù)責(zé)及時(shí)鎖存第一抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元和第二抽頭延時(shí)線多路延時(shí)單元的測量數(shù)據(jù)。

處理單元負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)緩沖單元交互，通過高速接口讀取測量數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行最終的運(yùn)算、處理及顯示。

在圖5所示實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在寬帶調(diào)制域測量系統(tǒng)前端增加預(yù)分頻單元，可以進(jìn)一步擴(kuò)展頻率測量范圍，實(shí)現(xiàn)超寬帶頻率測量。

基于上述寬帶調(diào)制域測量系統(tǒng)，本發(fā)明還提出了一種寬帶調(diào)制域測量方法，測量原理已在測量系統(tǒng)中進(jìn)行了詳細(xì)描述，這里不再贅述。

本發(fā)明的寬帶調(diào)制域測量系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)、實(shí)現(xiàn)框圖結(jié)構(gòu)簡單，將閘門生成單元、閘門同步單元、時(shí)間計(jì)數(shù)單元、事件計(jì)數(shù)單元、誤差提取單元等統(tǒng)統(tǒng)簡化掉了，大幅簡化了電路和時(shí)序的設(shè)計(jì)難度和復(fù)雜度。

(2)、信號(hào)同步單元生成START和STOP信號(hào)時(shí)，可以根據(jù)測量分辨率的需要，選擇每間隔M個(gè)信號(hào)周期，輸出一個(gè)同步信號(hào)，M最小可以為1，可以大幅減小頻率信號(hào)的采樣間隔，滿足寬帶快速頻率跳變信號(hào)的頻率切換時(shí)間測量需求。

(3)、現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)方案，由于事件信號(hào)和時(shí)間信號(hào)是異步信號(hào)，同步閘門與事件信號(hào)完全同步，若事件和時(shí)間信號(hào)的邊沿非常接近時(shí)，時(shí)間計(jì)數(shù)單元和誤差脈沖提取單元在與閘門信號(hào)同步過程中，不可避免的會(huì)偶爾出現(xiàn)±1誤差，出現(xiàn)時(shí)序錯(cuò)誤。本方案不需要閘門生成單元、閘門同步單元、時(shí)間計(jì)數(shù)單元、誤差提取單元等，完全由事件信號(hào)同步，消除了異步信號(hào)的同步錯(cuò)誤問題，工作更加穩(wěn)定，可靠性高。

(4)、對于其它廠商生產(chǎn)的抽頭延遲線多路結(jié)構(gòu)的芯片，參照本發(fā)明原理框圖和時(shí)序圖，可以很容易進(jìn)行升級(jí)替代，擴(kuò)展性好。

(5)、本發(fā)明技術(shù)方案結(jié)構(gòu)簡單，電路及時(shí)序簡化，成本低。

(6)、易于用可編程器實(shí)現(xiàn)，也易于定制專用邏輯芯片，集成度高，保密性好。

(7)、在本發(fā)明原理框圖的基礎(chǔ)上，前端增加預(yù)分頻單元，可以進(jìn)一步擴(kuò)展頻率測量范圍，實(shí)現(xiàn)超寬帶頻率測量。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。