一种高精度频域稳定度的测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高精度频域稳定度的测量装置及方法，所述测量装置包括：频率切换模块、参考源模块、相位比较模块、高分辨率计数模块、中央处理器及分频模块；所述频率切换模块包括二级处理模块，所述频率切换模块用于在以所述参考源模块为时基下将被测的时域信号转换成标准的1KHz的第一频率信号，并分别送至所述二级处理模块、高分辨率计数模块，所述二级处理模块用于对接收到的第一频率信号处理并输出100Hz的第二频率信号至所述相位比较模块；所述分频模块用于对所述参考源模块的信号频率进行分频处理，输出采样时间信号至所述相位比较模块。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度频域稳定度的测量装置
本专利技术涉及塔机控制领域，特别涉及一种高精度频域稳定度的测量装置及方法。
技术介绍
频率稳定度是衡量一台时钟信号源输出频率信号稳定性的重要指标。在各种频率源中，尤其是对于晶体振荡器来说，稳定度问题是最使人们关注的问题，它表示对于频率稳定度的保持能力。对于稳定度不好的频率源来说，准确度调得再高也是没有意义的。但是现有技术中时域频率信号测量范围较窄、测量精度不高。
技术实现思路
本专利技术提供一种高精度频域稳定度的测量装置及方法，解决了现有技术中时域频率信号测量范围较窄、测量精度不高的技术问题，达到了提高测量精度及测量频率范围的技术效果。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种高精度频域稳定度的测量装置，所述测量装置包括：频率切换模块、参考源模块、相位比较模块、高分辨率计数模块、中央处理器及分频模块；所述频率切换模块包括二级处理模块，所述频率切换模块用于在以所述参考源模块为时基下将被测的时域信号转换成标准的1KHz的第一频率信号，并分别送至所述二级处理模块、高分辨率计数模块，所述二级处理模块用于对接收到的第一频率信号处理并输出100Hz的第二频率信号至所述相位比较模块；所述分频模块用于对所述参考源模块的信号频率进行分频处理，输出采样时间信号至所述相位比较模块；所述相位比较模块用于对接收到的第二频率信号和所述采样时间信号进行相位比较，获得相位差数据，并将所述相位差数据发送至所述中央处理器，所述所述中央处理器处理获得被测的时域信号的信号频率长期稳定度指标。优选的，所述高分辨率计数模块用于在所述参考源模块中的高短稳指标时钟源作外部参考下，将接收到的所述频率切换模块发送的第一频率信号的频率计数测量，并将测量结果送至中央处理器，所述中央处理器处理获得被测的时域信号的信号频率短期稳定度指标。优选的，所述频率切换模块还包括走时计数模块、第一DDS模块及PLL锁相环模块；所述走时计数模块与所述中央处理器电连接，所述走时计数模块用于在所述参考源模块提供的外部时钟参考作用下对所述被测的时域信号进行频率测量，并将测量值发送至所述中央处理器，所述中央处理根据所述测量值发送频率命令控制至所述第一DDS模块，所述第一DDS模块在所述外部时钟参考作用下对送来的被测的时域信号按照所述频率命令控制改写内部频率寄存器，使其输出一整数频率值的整数频率信号。优选的，所述二级处理模块包括第一隔离放大器、第二DDS模块、第三DDS模块、走时计数器、锁存器、滤波模块；所述第二DDS模块与所述第三DDS模块并联连接后，与所述第一隔离放大器串联连接；所述第二DDS模块、走时计数器及锁存器依次串联连接后，与所述中央处理器连接；所述第三DDS模块分别与所述中央处理器、滤波模块连接。优选的，所述第一频率信号经过所述第一隔离放大器后输送至所述第二DDS模块的外部时钟输入端，以作为所述第二DDS模块工作时的参考时钟，所述第二DDS模块和所述第三DDS模块的外部通讯端口连接至中央处理器；所述中央处理器根据所述分频模块中式计算得到的分频数值通过串行通讯时序写入第二DDS模块的缓存区，经过所述第二DDS模块1/100分频处理后的第三频率信号送至走时计数器进行粗频率测量。优选的，第一频率信号经过所述第一隔离放大器后输送至所述第三DDS模块的外部时钟输入端，作为所述第三DDS模块工作时的参考时钟；所述第三DDS模块的外部通讯端口与所述中央处理器连接；所述中央处理器通过串行通讯时序将所得的具体分频数值写入所述第三DDS模块的缓存区，经所述第三DDS模块后得到100Hz的频率信号，将所得的频率信号再送至低通滤波模块后得到100Hz的第二频率信号输出至所述相位比较模块。优选的，所述分频模块包括第二隔离放大器、第三DDS模块；所述参考源模块的信号频率送至所述第三DDS模块的外时钟输入端，并作为所述第三DDS模块的外部参考时钟；所述第三DDS模块的外部通讯端口与所述中央处理器连接，以接收所述中央处理器的控制字命令及双向的数据传输。优选的，所述相位比较模块具体是相位差的采集模块，通过将接收到的所述频率切换模块发送的第二频率信号和接收到的分频模块发送的采样时间信号至单片机的引脚P1.3和引脚P1.4端，将所述单片机的引脚P1.6输出直接作为比相后积分电路电平输入端。基于同样的专利技术构思，本申请提供一种利用上述装置测量高精度频域稳定度的测量方法，所述相位比较模块通过软件判断来完成相位差的采集，并通过引脚P1.6输出方波占空比来反映具体的相位差值。优选的，所述相位比较模块通过软件判断来完成相位差的采集，并通过引脚P1.6输出方波占空比来反映具体的相位差值，具体包括：通过程序中对单片机内部的一个16位定时器设置最小的定时时间，待下一个CPU执行周期到来时，就会申请定时器溢出中断，在相应的中断服务程序中判断第二频率信号及采样时间信号上升沿到来情况；对于采样时间信号，当上升沿到来时，设置相位差输出引脚P1.6为高电平，这时后续积分电路就会对积分电压进行累加；对于第二频率信号，当上升沿到来时，引脚P1.6就会被置为低电平，这时积分电路的积分电压就会保持无变化。在16位定时器最小的定时周期内，当第二频率信号、采样时间信号上升沿同时到来时，代表一个完整比相周期的结束，此时将积分器积分电压置0。本申请有益效果如下：本专利技术提供的高精度频域稳定度的测量装置及方法，所述装置提高了所述时域频率信号的测量频率范围，由传统1Hz起到50MHz，提高到1Hz到200MHz。进一步的，本装置达到了高相位精度，8位精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例。图1为本申请较佳实施方式一种高精度频域稳定度的测量装置及方法的原理图；图2为图1中频率切换模块的原理图；图3为图2中二级处理模块的原理图；图4为图1中分频模块的原理图；图5为图1中相位比较模块的原理图；图6为图5中相位比较模块的电路原理图；图7为图6中积分电路输出结果的示意图；图8为图6中采样时间信号的示意图。具体实施方式为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。本申请提供的一种高精度频域稳定度的测量装置，请参阅图1，所述测量装置包括：频率切换模块、参考源模块、相位比较模块、高分辨率计数模块、中央处理器及分频模块。所述参考源模块为高稳定度频率信号源，所述参考源模块包括一短稳极高的时钟源和一长稳极高的原子钟。针对频率切换模块请参阅图2，所述频率切换模块包括二级处理模块，所述频率切换模块用于在以所述参考源模块为时基下将被测的时域信号转换成标准的1KHz的第一频率信号，并分别送至所述二级处理模块、高分辨率计数模块，所述二级处理模块用于对接收到的第一频率信号处理并输出100Hz的第二频率信号至所述相位比较模块；所述频率切换模块还包括走时计数模块、第一DDS模块及PLL锁相环模块；所述走时计数模块与所述中央处理器电连接，所述走时计数模块用于在所述参考源模块提供的外部时钟参考作用下对所述被测的时域信号进行频率测量，并将测量值发送至所述中央处理器，所述中央处理根据所述测量值发送频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度频域稳定度的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：频率切换模块、参考源模块、相位比较模块、高分辨率计数模块、中央处理器及分频模块；所述频率切换模块包括二级处理模块，所述频率切换模块用于在以所述参考源模块为时基下将被测的时域信号转换成标准的1KHz的第一频率信号，并分别送至所述二级处理模块、高分辨率计数模块，所述二级处理模块用于对接收到的第一频率信号处理并输出100Hz的第二频率信号至所述相位比较模块；所述分频模块用于对所述参考源模块的信号频率进行分频处理，输出采样时间信号至所述相位比较模块；所述相位比较模块用于对接收到的第二频率信号和所述采样时间信号进行相位比较，获得相位差数据，并将所述相位差数据发送至所述中央处理器，所述所述中央处理器处理获得被测的时域信号的信号频率长期稳定度指标。

【技术特征摘要】
1.一种高精度频域稳定度的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：频率切换模块、参考源模块、相位比较模块、高分辨率计数模块、中央处理器及分频模块；所述频率切换模块包括二级处理模块，所述频率切换模块用于在以所述参考源模块为时基下将被测的时域信号转换成标准的1KHz的第一频率信号，并分别送至所述二级处理模块、高分辨率计数模块，所述二级处理模块用于对接收到的第一频率信号处理并输出100Hz的第二频率信号至所述相位比较模块；所述分频模块用于对所述参考源模块的信号频率进行分频处理，输出采样时间信号至所述相位比较模块；所述相位比较模块用于对接收到的第二频率信号和所述采样时间信号进行相位比较，获得相位差数据，并将所述相位差数据发送至所述中央处理器，所述所述中央处理器处理获得被测的时域信号的信号频率长期稳定度指标。2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述高分辨率计数模块用于在所述参考源模块中的高短稳指标时钟源作外部参考下，将接收到的所述频率切换模块发送的第一频率信号的频率计数测量，并将测量结果送至中央处理器，所述中央处理器处理获得被测的时域信号的信号频率短期稳定度指标。3.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述频率切换模块还包括走时计数模块、第一DDS模块及PLL锁相环模块；所述走时计数模块与所述中央处理器电连接，所述走时计数模块用于在所述参考源模块提供的外部时钟参考作用下对所述被测的时域信号进行频率测量，并将测量值发送至所述中央处理器，所述中央处理根据所述测量值发送频率命令控制至所述第一DDS模块，所述第一DDS模块在所述外部时钟参考作用下对送来的被测的时域信号按照所述频率命令控制改写内部频率寄存器，使其输出一整数频率值的整数频率信号。4.如权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述二级处理模块包括第一隔离放大器、第二DDS模块、第三DDS模块、走时计数器、锁存器、滤波模块；所述第二DDS模块与所述第三DDS模块并联连接后，与所述第一隔离放大器串联连接；所述第二DDS模块、走时计数器及锁存器依次串联连接后，与所述中央处理器连接；所述第三DDS模块分别与所述中央处理器、滤波模块连接。5.如权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述第一频率信号经过所述第一隔离放大器后输送至所述第二DDS模块的外部时钟输入端，以作为所述第二DDS模块工作时的参考时钟，所述第二DDS模块和所述第三DDS模块的外部通讯端口连接至中央处理器；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷海东，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42