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一種雙混頻時(shí)差測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙混頻時(shí)差測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)。本發(fā)明通過(guò)選取一個(gè)不間斷的公共源信號(hào)，由兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別實(shí)時(shí)獲取該公共源信號(hào)的時(shí)間計(jì)數(shù)值，在參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿分別到來(lái)時(shí)，分別獲取當(dāng)前兩個(gè)計(jì)數(shù)器的時(shí)間計(jì)數(shù)值，使參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿個(gè)數(shù)對(duì)齊，并使與對(duì)齊個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)時(shí)間計(jì)數(shù)值相減，即可得出準(zhǔn)確的時(shí)差值，根據(jù)該準(zhǔn)確的時(shí)差值可計(jì)算出其他的頻差、相差和阿倫方差等。本發(fā)明這種采用公共源信號(hào)的方式，可解決傳統(tǒng)異或門方式在沿重疊或兩個(gè)沿時(shí)差小于硬件響應(yīng)時(shí)間時(shí)不能進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量的問(wèn)題，即解決了雙混頻時(shí)差測(cè)量過(guò)程中常存在的周期模糊現(xiàn)象?？傊?，采用本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)低成本、快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、無(wú)限制地進(jìn)行測(cè)量。
【專利說(shuō)明】—種雙混頻時(shí)差測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙混頻時(shí)差法，具體地說(shuō)是一種雙混頻時(shí)差測(cè)量方法及測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]雙混頻時(shí)差法是D.ff.Allan在上世紀(jì)70年代提出的測(cè)量高穩(wěn)定度原子鐘的方法，發(fā)展到今天其已經(jīng)成為對(duì)單一頻率測(cè)量準(zhǔn)確度最高的方法，國(guó)際上許多先進(jìn)的時(shí)間頻率實(shí)驗(yàn)室均采用這一方法進(jìn)行時(shí)標(biāo)的測(cè)量。
[0003]在雙混頻時(shí)差測(cè)量過(guò)程中常存在周期模糊現(xiàn)象。周期模糊現(xiàn)象是指在雙混頻時(shí)差系統(tǒng)比對(duì)時(shí)，參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)由于存在頻率偏差，隨著長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量，參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)會(huì)發(fā)生重合或者周期跳轉(zhuǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)的現(xiàn)象。
[0004]傳統(tǒng)的方法采用時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器測(cè)量時(shí)差，其工作原理是將被測(cè)信號(hào)Fin和參考信號(hào)Ref整形成低頻信號(hào)，后經(jīng)D觸發(fā)器，再用一個(gè)異或門，以獲取兩個(gè)信號(hào)沿之間的時(shí)差。但是，由于計(jì)數(shù)器中的電路延時(shí)大于500ps，系統(tǒng)的分辨率大于lOOps，如果兩個(gè)時(shí)差小于IOOps就不能準(zhǔn)確測(cè)量。如圖1所示，圖中示出了參考信號(hào)Ref和被測(cè)信號(hào)Fin的信號(hào)沿之間的時(shí)差，分別為Λ tl、A t2、A t3、A t4和Λ t5/，但是，由于Λ tl小于IOOps,隨著時(shí)間的推移，系統(tǒng)在Λ t5'處將不能分辨出此時(shí)差是參考信號(hào)Ref的上升沿和下降沿之間的時(shí)差，導(dǎo)致計(jì)數(shù)器漏掉一次測(cè)量，最終使得測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一就是提供一種雙混頻時(shí)差測(cè)量方法，以解決在雙混頻時(shí)差測(cè)量過(guò)程中常存在周期模糊現(xiàn)象的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的目的之二就是提供一種雙混頻時(shí)差測(cè)量系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地進(jìn)行時(shí)差測(cè)量。
[0007]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種雙混頻時(shí)差測(cè)量方法，包括如下步驟:
a、選取一個(gè)不間斷的公共源信號(hào)；
b、采用第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器分別實(shí)時(shí)獲取所述公共源信號(hào)的頻率計(jì)數(shù)并轉(zhuǎn)換為時(shí)間計(jì)數(shù)；
C、判斷參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿是否到來(lái)，如果所述參考信號(hào)和所述被測(cè)信號(hào)的上升沿均未到來(lái)，則繼續(xù)執(zhí)行步驟c ;如果有任一信號(hào)的上升沿到來(lái)或者兩個(gè)信號(hào)的上升沿均到來(lái)時(shí)，則執(zhí)行步驟d;
d、當(dāng)所述參考信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，由第一鎖存器對(duì)當(dāng)前所述第一計(jì)數(shù)器所獲取的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存，并由第三計(jì)數(shù)器對(duì)所述參考信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果由第三鎖存器進(jìn)行鎖存；當(dāng)所述被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，由第二鎖存器對(duì)當(dāng)前所述第二計(jì)數(shù)器所獲取的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存，并由第四計(jì)數(shù)器對(duì)所述被測(cè)信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果由第四鎖存器進(jìn)行鎖存； e、讀取所述參考信號(hào)和所述被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)的時(shí)間計(jì)數(shù)值，同時(shí)讀取所述參考信號(hào)和所述被測(cè)信號(hào)的上升沿個(gè)數(shù)，并將所讀取的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器內(nèi)；
f、使所述存儲(chǔ)器內(nèi)所述參考信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)與所述被測(cè)信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)對(duì)齊；
g、從所述存儲(chǔ)器內(nèi)提取與所述參考信號(hào)和所述被測(cè)信號(hào)對(duì)齊個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算處理，得到時(shí)差值；
h、根據(jù)所述時(shí)差值計(jì)算頻差、相差和阿倫方差，并將計(jì)算結(jié)果存入所述存儲(chǔ)器內(nèi)；
1、執(zhí)行步驟C。
[0008]在所述步驟h與所述步驟i之間還包括有如下步驟:
j、判斷所述存儲(chǔ)器內(nèi)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是否達(dá)到存儲(chǔ)器容量的上限，如果是，則執(zhí)行步驟k;如果否，則執(zhí)行步驟i ;
k、刪除所述存儲(chǔ)器內(nèi)對(duì)齊位置之前的數(shù)據(jù)，使剩余數(shù)據(jù)從所述對(duì)齊位置處前移，之后執(zhí)行步驟i。
[0009]在所述步驟e與所述步驟f之間還包括有如下步驟:
1、判斷所述第一計(jì)數(shù)器、所述第二計(jì)數(shù)器、所述第三計(jì)數(shù)器和所述第四計(jì)數(shù)器中是否有數(shù)據(jù)溢出，若任一計(jì)數(shù)器中有數(shù)據(jù)溢出，則執(zhí)行步驟m;如果所有計(jì)數(shù)器中均未數(shù)據(jù)溢出，則執(zhí)行步驟f;
m、對(duì)于有數(shù)據(jù)溢出的計(jì)數(shù)器，使其中的計(jì)數(shù)變量累加一個(gè)該計(jì)數(shù)器的滿值，之后執(zhí)行步驟f。
[0010]本發(fā)明所提供的雙混頻時(shí)差測(cè)量方法具有如下優(yōu)點(diǎn):
第一，本發(fā)明通過(guò)選取一個(gè)不間斷的公共源信號(hào)，由兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別實(shí)時(shí)獲取該公共源信號(hào)的時(shí)間計(jì)數(shù)值，在參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿分別到來(lái)時(shí)，分別獲取當(dāng)前兩個(gè)計(jì)數(shù)器的時(shí)間計(jì)數(shù)值，使參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿個(gè)數(shù)對(duì)齊，并使與對(duì)齊個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)時(shí)間計(jì)數(shù)值相減，即可得出準(zhǔn)確的時(shí)差值。這種采用公共源信號(hào)的方式，完美地解決了傳統(tǒng)異或門方式在沿重疊或兩個(gè)沿時(shí)差小于硬件響應(yīng)時(shí)間時(shí)不能進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量的問(wèn)題，即解決了雙混頻時(shí)差測(cè)量過(guò)程中常存在的周期模糊現(xiàn)象，而且對(duì)時(shí)差測(cè)量的脈沖寬度沒(méi)有任何限制。
[0011]第二，參考信號(hào)或被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，也即發(fā)生中斷時(shí)；基于中斷嵌套原理，因此本發(fā)明測(cè)量過(guò)程中不會(huì)丟掉任何一個(gè)時(shí)差測(cè)量，時(shí)差測(cè)量可實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙實(shí)時(shí)采樣。加之本發(fā)明采用對(duì)參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并使個(gè)數(shù)一一對(duì)齊，因此實(shí)現(xiàn)了真正意義上的時(shí)差對(duì)齊，省去了傳統(tǒng)技術(shù)中對(duì)階梯式周期變化進(jìn)行補(bǔ)齊處理的步驟和對(duì)實(shí)際周期進(jìn)行測(cè)量的步驟，同時(shí)也使得時(shí)差測(cè)量更加準(zhǔn)確、快速。
[0012]第三，本發(fā)明可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)數(shù)器的溢出情況，并在有溢出時(shí)及時(shí)使計(jì)數(shù)變量累加一個(gè)該計(jì)數(shù)器的滿值。這種處理方式是基于計(jì)數(shù)器周期是一個(gè)固定數(shù)值的原理進(jìn)行的，通過(guò)這種處理可實(shí)現(xiàn)在周期模糊區(qū)域進(jìn)行無(wú)縫銜接，很好地解決了傳統(tǒng)方式處理周期模糊現(xiàn)象時(shí)所產(chǎn)生的誤差。
[0013]第四，在存儲(chǔ)器容量達(dá)到上限時(shí)，通過(guò)刪減對(duì)齊位置之前的數(shù)據(jù)，可避免存儲(chǔ)器內(nèi)數(shù)據(jù)過(guò)多造成的溢出及運(yùn)算速度的減慢。除此之外，本發(fā)明還可以對(duì)各計(jì)數(shù)器中進(jìn)行周期累加的變量進(jìn)行周期性裁剪，這種處理方法也可避免變量過(guò)大造成的溢出及運(yùn)算速度的減慢，同時(shí)由于周期性裁剪變量，所以累加變量沒(méi)有上限，不會(huì)溢出，如果選擇適當(dāng)，同時(shí)有足夠的存儲(chǔ)空間，理論上可以無(wú)限制的進(jìn)行測(cè)量，沒(méi)有時(shí)間上限的限制。
[0014]本發(fā)明還提供了一種雙混頻時(shí)差測(cè)量系統(tǒng)，包括計(jì)數(shù)單元、鎖存單元、單片機(jī)和存儲(chǔ)器；所述計(jì)數(shù)單元連接所述鎖存單元，所述鎖存單元連接所述單片機(jī)，所述單片機(jī)連接所述存儲(chǔ)器；
所述計(jì)數(shù)單元包括第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器、第三計(jì)數(shù)器和第四計(jì)數(shù)器；所述鎖存單元包括第一鎖存器、第二鎖存器、第三鎖存器和第四鎖存器；所述第一計(jì)數(shù)器與所述第一鎖存器相接，所述第二計(jì)數(shù)器與所述第二鎖存器相接，所述第三計(jì)數(shù)器與所述第三鎖存器相接，所述第四計(jì)數(shù)器與所述第四鎖存器相接；
所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器分別用來(lái)實(shí)時(shí)獲取公共源信號(hào)的頻率計(jì)數(shù)并轉(zhuǎn)換為時(shí)間計(jì)數(shù)；
所述第一鎖存器用于在參考信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前所述第一計(jì)數(shù)器所獲取的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存；
所述第二鎖存器用于在被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前所述第二計(jì)數(shù)器所獲取的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存；
所述第三計(jì)數(shù)器用于在參考信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前所述參考信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；
所述第四計(jì)數(shù)器用于在被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前所述被測(cè)信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；
所述第三鎖存器用于在參考信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前所述第三計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行鎖存；
所述第四鎖存器用于在被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前所述第四計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行鎖存；
所述單片機(jī)包括第一判斷單元、數(shù)據(jù)讀取單元、個(gè)數(shù)對(duì)齊單元和計(jì)算單元；
所述第一判斷單元用于實(shí)時(shí)判斷參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿是否到來(lái)；
所述數(shù)據(jù)讀取單元用于從所述鎖存單元中讀取參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)的時(shí)間計(jì)數(shù)值以及參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿個(gè)數(shù)，并將所讀取的數(shù)據(jù)存入所述存儲(chǔ)器內(nèi)；
所述個(gè)數(shù)對(duì)齊單元用于使所述存儲(chǔ)器內(nèi)所述參考信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)與所述被測(cè)信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)對(duì)齊；
所述計(jì)算單元用于從所述存儲(chǔ)器內(nèi)提取與所述參考信號(hào)和所述被測(cè)信號(hào)對(duì)齊個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算處理，得到時(shí)差值，之后根據(jù)所述時(shí)差值計(jì)算頻差、相差和阿倫方差，并將計(jì)算結(jié)果存入所述存儲(chǔ)器內(nèi)。
[0015]所述單片機(jī)還包括第二判斷單元和數(shù)據(jù)刪減單元；
所述第二判斷單元用于判斷所述存儲(chǔ)器內(nèi)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是否達(dá)到存儲(chǔ)器容量的上
限；
所述數(shù)據(jù)刪減單元用于在所述第二判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)刪除所述存儲(chǔ)器內(nèi)對(duì)齊位置之前的數(shù)據(jù)，使剩余數(shù)據(jù)從所述對(duì)齊位置處前移。
[0016]所述單片機(jī)還包括第三判斷單元和計(jì)數(shù)變量累加單元；
所述第三判斷單元用于判斷所述第一計(jì)數(shù)器、所述第二計(jì)數(shù)器、所述第三計(jì)數(shù)器和所述第四計(jì)數(shù)器中是否有數(shù)據(jù)溢出；
所述計(jì)數(shù)變量累加單元用于在所述第三判斷單元判斷出任一計(jì)數(shù)器中有數(shù)據(jù)溢出時(shí)，使該溢出數(shù)據(jù)的計(jì)數(shù)器中的計(jì)算變量累加一個(gè)該計(jì)數(shù)器的滿值。
[0017]本發(fā)明所提供的雙混頻時(shí)差測(cè)量系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)快速、實(shí)時(shí)地進(jìn)行時(shí)差測(cè)量，可完全解決參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)之間存在頻率偏差時(shí)的比對(duì)測(cè)量問(wèn)題，保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性。而且，本發(fā)明理論上可以實(shí)現(xiàn)任意不同頻點(diǎn)的比對(duì)測(cè)量，測(cè)量時(shí)間可以無(wú)限長(zhǎng)。再有，本發(fā)明與現(xiàn)有的測(cè)量系統(tǒng)相比，可節(jié)省硬件成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是傳統(tǒng)采用時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器測(cè)量時(shí)差產(chǎn)生誤差的原理示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明雙混頻時(shí)差測(cè)量系統(tǒng)中計(jì)數(shù)單元和鎖存單元的結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]圖3是本發(fā)明測(cè)量時(shí)差的原理示意圖。
[0021]圖4是本發(fā)明雙混頻時(shí)差測(cè)量方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1，一種雙混頻時(shí)差測(cè)量系統(tǒng)。
[0023]本發(fā)明所提供的雙混頻時(shí)差測(cè)量系統(tǒng)包括計(jì)數(shù)單元、鎖存單元、單片機(jī)和存儲(chǔ)器。計(jì)數(shù)單元連接鎖存單元，鎖存單元連接單片機(jī)，單片機(jī)連接存儲(chǔ)器。
[0024]如圖2所示，圖中示出了計(jì)數(shù)單元和鎖存單元的結(jié)構(gòu)框圖。計(jì)數(shù)單元包括第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器、第三計(jì)數(shù)器和第四計(jì)數(shù)器；鎖存單元包括第一鎖存器、第二鎖存器、第三鎖存器和第四鎖存器。第一計(jì)數(shù)器與第一鎖存器相接，第二計(jì)數(shù)器與第二鎖存器相接，第三計(jì)數(shù)器與第三鎖存器相接，第四計(jì)數(shù)器與第四鎖存器相接。
[0025]第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器分別用來(lái)實(shí)時(shí)獲取公共源信號(hào)O的頻率計(jì)數(shù)并轉(zhuǎn)換為時(shí)間計(jì)數(shù)。第一鎖存器用于在參考信號(hào)Ref的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前第一計(jì)數(shù)器所獲取的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存，該時(shí)間計(jì)數(shù)值即為參考信號(hào)Ref的時(shí)間計(jì)數(shù)值，第一鎖存器可將該數(shù)據(jù)輸出；參考信號(hào)Ref的上升沿到來(lái)時(shí)即為參考信號(hào)Ref中斷時(shí)。第二鎖存器用于在被測(cè)信號(hào)Fin的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前第二計(jì)數(shù)器所獲取的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存，該時(shí)間計(jì)數(shù)值即為被測(cè)信號(hào)Fin的時(shí)間計(jì)數(shù)值，第二鎖存器可將該數(shù)據(jù)輸出；被測(cè)信號(hào)Fin的上升沿到來(lái)時(shí)即為被測(cè)信號(hào)Fin中斷時(shí)。
[0026]第三計(jì)數(shù)器用于在參考信號(hào)Ref的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前參考信號(hào)Ref上升沿的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；第三鎖存器用于對(duì)第三計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行鎖存，并可輸出參考信號(hào)Ref的上升沿個(gè)數(shù)。第四計(jì)數(shù)器用于在被測(cè)信號(hào)Fin的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前被測(cè)信號(hào)Fin上升沿的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；第四鎖存器用于對(duì)第四計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行鎖存，并可輸出被測(cè)信號(hào)Fin的上升沿個(gè)數(shù)。
[0027]單片機(jī)包括第一判斷單元、數(shù)據(jù)讀取單元、個(gè)數(shù)對(duì)齊單元和計(jì)算單元。
[0028]第一判斷單元用于實(shí)時(shí)判斷參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿是否到來(lái)。
[0029]數(shù)據(jù)讀取單元用于從鎖存單元中讀取參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)的時(shí)間計(jì)數(shù)值以及參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿個(gè)數(shù)，并將所讀取的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器內(nèi)。
[0030]個(gè)數(shù)對(duì)齊單元用于使存儲(chǔ)器內(nèi)參考信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)與被測(cè)信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)對(duì)齊，即使參考信號(hào)的第I個(gè)上升沿與被測(cè)信號(hào)的第I個(gè)上升沿對(duì)齊，使參考信號(hào)的第2個(gè)上升沿與被測(cè)信號(hào)的第2個(gè)上升沿對(duì)齊，依此類推。
[0031]計(jì)算單元用于從存儲(chǔ)器內(nèi)提取與參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)對(duì)齊個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算處理，得到時(shí)差值，之后根據(jù)時(shí)差值，再結(jié)合閘門時(shí)間，計(jì)算頻差、相差和阿倫方差等，最后將計(jì)算結(jié)果存入存儲(chǔ)器內(nèi)。如圖3所示，選取與對(duì)齊個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間計(jì)數(shù)值，即:使參考信號(hào)Ref的第I個(gè)上升沿時(shí)間計(jì)數(shù)值Trl對(duì)應(yīng)被測(cè)信號(hào)Fin的第I個(gè)上升沿時(shí)間計(jì)數(shù)值Tf I，參考信號(hào)Ref的第2個(gè)上升沿時(shí)間計(jì)數(shù)值Tr2對(duì)應(yīng)被測(cè)信號(hào)Fin的第2個(gè)上升沿時(shí)間計(jì)數(shù)值Tf2，依此類推，Tr3對(duì)應(yīng)Tf3，Tr4對(duì)應(yīng)Tf4，Tr5對(duì)應(yīng)Tf5，……;則時(shí)差值為Λ tl=Trl-Tfl，A t2=Tr2-Tf2，......。
[0032]單片機(jī)還可以包括第二判斷單元、數(shù)據(jù)刪減單元、第三判斷單元和計(jì)數(shù)變量累積單元。
[0033]第二判斷單元用于判斷存儲(chǔ)器內(nèi)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是否達(dá)到存儲(chǔ)器容量的上限；數(shù)據(jù)刪減單元用于在第二判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)刪除存儲(chǔ)器內(nèi)對(duì)齊位置之前的數(shù)據(jù)，使剩余數(shù)據(jù)從對(duì)齊位置處前移。
[0034]第三判斷單元用于判斷第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器、第三計(jì)數(shù)器和第四計(jì)數(shù)器中是否有數(shù)據(jù)溢出；計(jì)數(shù)變量累加單元用于在第三判斷單元判斷出任一計(jì)數(shù)器中有數(shù)據(jù)溢出時(shí)，使該溢出數(shù)據(jù)的計(jì)數(shù)器中的計(jì)算變量累加一個(gè)該計(jì)數(shù)器的滿值。
[0035]當(dāng)然，單片機(jī)還可以包括第四判斷單元和變量裁剪單元。第四判斷單元用于判斷第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器、第三計(jì)數(shù)器和第四計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù)變量是否達(dá)到容量的上限；變量裁剪單元用于在第四判斷單元判斷出任一計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù)變量達(dá)到容量的上限時(shí)，對(duì)該計(jì)數(shù)器中周期累加的變量進(jìn)行周期性裁剪。
[0036]實(shí)施例2，一種雙混頻時(shí)差測(cè)量方法。
[0037]如圖4所示，本發(fā)明所提供的雙混頻時(shí)差測(cè)量方法包括如下步驟:
①初始化參數(shù)，選取一個(gè)不間斷的公共源信號(hào)作為持續(xù)時(shí)間測(cè)量的基準(zhǔn)信號(hào)。
[0038]②采用第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器分別實(shí)時(shí)獲取公共源信號(hào)的頻率計(jì)數(shù)并轉(zhuǎn)換為時(shí)間計(jì)數(shù)。
[0039]③判斷參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿是否到來(lái)，可采用兩個(gè)中斷源分別獲取參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿來(lái)產(chǎn)生中斷，通過(guò)判斷參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)是否中斷進(jìn)而判斷上升沿是否到來(lái)；如果參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿均未到來(lái)，則繼續(xù)執(zhí)行步驟③；如果有任一信號(hào)的上升沿到來(lái)或者兩個(gè)信號(hào)的上升沿均到來(lái)時(shí)，則執(zhí)行步驟④。
[0040]④當(dāng)參考信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，由第一鎖存器對(duì)當(dāng)前第一計(jì)數(shù)器所獲取的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存，并由第三計(jì)數(shù)器對(duì)參考信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果由第三鎖存器進(jìn)行鎖存；當(dāng)被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，由第二鎖存器對(duì)當(dāng)前第二計(jì)數(shù)器所獲取的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存，并由第四計(jì)數(shù)器對(duì)被測(cè)信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果由第四鎖存器進(jìn)行鎖存。
[0041]本步驟中當(dāng)參考信號(hào)上升沿到來(lái)時(shí)將當(dāng)前第一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存，當(dāng)被測(cè)信號(hào)上升沿到來(lái)時(shí)將當(dāng)前第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存，從而可以在后續(xù)被相應(yīng)程序隨時(shí)讀取。
[0042]⑤當(dāng)參考信號(hào)上升沿產(chǎn)生中斷時(shí)因?yàn)榈谝绘i存器中已經(jīng)將第一計(jì)數(shù)器當(dāng)前計(jì)數(shù)值進(jìn)行了鎖存，所以程序可以隨時(shí)進(jìn)行讀取，而被測(cè)信號(hào)產(chǎn)生中斷時(shí)也可實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，同時(shí)可以讀取此時(shí)參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿個(gè)數(shù)。本步驟即是讀取參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)的時(shí)間計(jì)數(shù)值及參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿個(gè)數(shù)，并將所讀取的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器內(nèi)。
[0043]⑥判斷第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器、第三計(jì)數(shù)器和第四計(jì)數(shù)器中是否有數(shù)據(jù)溢出，如果任何一個(gè)計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出現(xiàn)象，則執(zhí)行步驟⑦；如果所有計(jì)數(shù)器中均未出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出現(xiàn)象，則執(zhí)行步驟⑧。
[0044]⑦對(duì)于有數(shù)據(jù)溢出的計(jì)數(shù)器，使其中的計(jì)數(shù)變量累加一個(gè)該計(jì)數(shù)器的滿值，之后執(zhí)行步驟⑧。
[0045]⑧使存儲(chǔ)器內(nèi)參考信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)與被測(cè)信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)對(duì)齊，即:使參考信號(hào)的第I個(gè)上升沿與被測(cè)信號(hào)的第I個(gè)上升沿對(duì)齊，使參考信號(hào)的第2個(gè)上升沿與被測(cè)信號(hào)的第2個(gè)上升沿對(duì)齊，依此類推。
[0046]⑨從存儲(chǔ)器內(nèi)提取與參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)對(duì)齊個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算處理，得到時(shí)差值。
[0047]具體可參見(jiàn)圖3，選取與對(duì)齊個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間計(jì)數(shù)值，即:使參考信號(hào)Ref的第I個(gè)上升沿時(shí)間計(jì)數(shù)值Trl對(duì)應(yīng)被測(cè)信號(hào)Fin的第I個(gè)上升沿時(shí)間計(jì)數(shù)值Tfl，參考信號(hào)Ref的第2個(gè)上升沿時(shí)間計(jì)數(shù)值Tr2對(duì)應(yīng)被測(cè)信號(hào)Fin的第2個(gè)上升沿時(shí)間計(jì)數(shù)值Tf2，
依此類推，Tr3對(duì)應(yīng)Tf3, Tr4對(duì)應(yīng)Tf4, Tr5對(duì)應(yīng)Tf5,......;則時(shí)差值為Λ tl=Trl-Tfl,
Δ t2=Tr2-Tf2,......。
[0048]⑩根據(jù)時(shí)差值結(jié)合閘門時(shí)間，計(jì)算頻差、相差和阿倫方差等，并將計(jì)算結(jié)果存入存儲(chǔ)器內(nèi)。
[0049]?判斷存儲(chǔ)器內(nèi)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是否達(dá)到存儲(chǔ)器容量的上限，如果是，則執(zhí)行步驟?；如果否，則執(zhí)行步驟③。
[0050]?刪除存儲(chǔ)器內(nèi)對(duì)齊位置之前的數(shù)據(jù)，使剩余數(shù)據(jù)從對(duì)齊位置處前移，之后執(zhí)行
步驟③。
【權(quán)利要求】
1.一種雙混頻時(shí)差測(cè)量方法，其特征是，包括如下步驟: a、選取一個(gè)不間斷的公共源信號(hào)； b、采用第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器分別實(shí)時(shí)獲取所述公共源信號(hào)的頻率計(jì)數(shù)并轉(zhuǎn)換為時(shí)間計(jì)數(shù)； C、判斷參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿是否到來(lái)，如果所述參考信號(hào)和所述被測(cè)信號(hào)的上升沿均未到來(lái)，則繼續(xù)執(zhí)行步驟c ;如果有任一信號(hào)的上升沿到來(lái)或者兩個(gè)信號(hào)的上升沿均到來(lái)時(shí)，則執(zhí)行步驟d; d、當(dāng)所述參考信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，由第一鎖存器對(duì)當(dāng)前所述第一計(jì)數(shù)器所獲取的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存，并由第三計(jì)數(shù)器對(duì)所述參考信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果由第三鎖存器進(jìn)行鎖存；當(dāng)所述被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，由第二鎖存器對(duì)當(dāng)前所述第二計(jì)數(shù)器所獲取的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存，并由第四計(jì)數(shù)器對(duì)所述被測(cè)信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果由第四鎖存器進(jìn)行鎖存； e、讀取所述參考信號(hào)和所述被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)的時(shí)間計(jì)數(shù)值，同時(shí)讀取所述參考信號(hào)和所述被測(cè)信號(hào)的上升沿個(gè)數(shù)，并將所讀取的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器內(nèi)； f、使所述存儲(chǔ)器內(nèi)所述參考信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)與所述被測(cè)信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)對(duì)齊； g、從所述存儲(chǔ)器內(nèi)提取與所述參考信號(hào)和所述被測(cè)信號(hào)對(duì)齊個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算處理，得到時(shí)差值； h、根據(jù)所述時(shí)差值計(jì)算頻差、相差和阿倫方差，并將計(jì)算結(jié)果存入所述存儲(chǔ)器內(nèi)； 1、執(zhí)行步驟C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙混頻時(shí)差測(cè)量方法，其特征是，在所述步驟h與所述步驟i之間還包括有如下步驟: j、判斷所述存儲(chǔ)器內(nèi)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是否達(dá)到存儲(chǔ)器容量的上限，如果是，則執(zhí)行步驟k;如果否，則執(zhí)行步驟i ; k、刪除所述存儲(chǔ)器內(nèi)對(duì)齊位置之前的數(shù)據(jù)，使剩余數(shù)據(jù)從所述對(duì)齊位置處前移，之后執(zhí)行步驟i。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙混頻時(shí)差測(cè)量方法，其特征是，在所述步驟e與所述步驟f之間還包括有如下步驟: 1、判斷所述第一計(jì)數(shù)器、所述第二計(jì)數(shù)器、所述第三計(jì)數(shù)器和所述第四計(jì)數(shù)器中是否有數(shù)據(jù)溢出，若任一計(jì)數(shù)器中有數(shù)據(jù)溢出，則執(zhí)行步驟m;如果所有計(jì)數(shù)器中均未數(shù)據(jù)溢出，則執(zhí)行步驟f; m、對(duì)于有數(shù)據(jù)溢出的計(jì)數(shù)器，使其中的計(jì)數(shù)變量累加一個(gè)該計(jì)數(shù)器的滿值，之后執(zhí)行步驟f。
4.一種雙混頻時(shí)差測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，包括計(jì)數(shù)單元、鎖存單元、單片機(jī)和存儲(chǔ)器；所述計(jì)數(shù)單元連接所述 鎖存單元，所述鎖存單元連接所述單片機(jī)，所述單片機(jī)連接所述存儲(chǔ)器； 所述計(jì)數(shù)單元包括第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器、第三計(jì)數(shù)器和第四計(jì)數(shù)器；所述鎖存單元包括第一鎖存器、第二鎖存器、第三鎖存器和第四鎖存器；所述第一計(jì)數(shù)器與所述第一鎖存器相接，所述第二計(jì)數(shù)器與所述第二鎖存器相接，所述第三計(jì)數(shù)器與所述第三鎖存器相接，所述第四計(jì)數(shù)器與所述第四鎖存器相接；所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器分別用來(lái)實(shí)時(shí)獲取公共源信號(hào)的頻率計(jì)數(shù)并轉(zhuǎn)換為時(shí)間計(jì)數(shù)； 所述第一鎖存器用于在參考信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前所述第一計(jì)數(shù)器所獲取的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存； 所述第二鎖存器用于在被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前所述第二計(jì)數(shù)器所獲取的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存； 所述第三計(jì)數(shù)器用于在參考信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前所述參考信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)； 所述第四計(jì)數(shù)器用于在被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前所述被測(cè)信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)； 所述第三鎖存器用于在參考信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前所述第三計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行鎖存； 所述第四鎖存器用于在被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)對(duì)當(dāng)前所述第四計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行鎖存； 所述單片機(jī)包括第一判斷單元、數(shù)據(jù)讀取單元、個(gè)數(shù)對(duì)齊單元和計(jì)算單元； 所述第一判斷單元用于實(shí)時(shí)判斷參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿是否到來(lái)； 所述數(shù)據(jù)讀取單元用于從所述鎖存單元中讀取參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)的時(shí)間計(jì)數(shù)值以及參考信號(hào)和被測(cè)信號(hào)的上升沿個(gè)數(shù)，并將所讀取的數(shù)據(jù)存入所述存儲(chǔ)器內(nèi)； 所述個(gè)數(shù)對(duì)齊單元用于使所述存儲(chǔ)器內(nèi)所述參考信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)與所述被測(cè)信號(hào)上升沿的個(gè)數(shù)對(duì)齊； 所述計(jì)算單元用于從所述存儲(chǔ)器內(nèi)提取與所述參考信號(hào)和所述被測(cè)信號(hào)對(duì)齊個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間計(jì)數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算處理，得到時(shí)差值，之后根據(jù)所述時(shí)差值計(jì)算頻差、相差和阿倫方差，并將計(jì)算結(jié)果存入所述存儲(chǔ)器內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙混頻時(shí)差測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，所述單片機(jī)還包括第二判斷單元和數(shù)據(jù)刪減單元； 所述第二判斷單元用于判斷所述存儲(chǔ)器內(nèi)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是否達(dá)到存儲(chǔ)器容量的上限； 所述數(shù)據(jù)刪減單元用于在所述第二判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)刪除所述存儲(chǔ)器內(nèi)對(duì)齊位置之前的數(shù)據(jù)，使剩余數(shù)據(jù)從所述對(duì)齊位置處前移。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的雙混頻時(shí)差測(cè)量系統(tǒng)，其特征是，所述單片機(jī)還包括第三判斷單元和計(jì)數(shù)變量累加單元； 所述第三判斷單元用于判斷所述第一計(jì)數(shù)器、所述第二計(jì)數(shù)器、所述第三計(jì)數(shù)器和所述第四計(jì)數(shù)器中是否有數(shù)據(jù)溢出； 所述計(jì)數(shù)變量累加單元用于在所述第三判斷單元判斷出任一計(jì)數(shù)器中有數(shù)據(jù)溢出時(shí)，使該溢出數(shù)據(jù)的計(jì)數(shù)器中的計(jì)算變量累加一個(gè)該計(jì)數(shù)器的滿值。
【文檔編號(hào)】G01R23/14GK103869156SQ201410130410
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】鄧志成, 蘇志強(qiáng), 杜向偉, 馮衛(wèi) 申請(qǐng)人:石家莊數(shù)英儀器有限公司