卫星时频系统的相位和频率测量技术

摘要

传统相位和频率测量系统都是建立在标称频率值相同或者具有严格的频率关系的基础上，因此要测量两个异频信号的相位和频率需经过复杂的频率变换。为了提高精度、扩大测量范围，国外研究都是从线路方面改进，但是仍然局限在同频信号的比对。本文从两个异频信号之间的相互关系入手，发现表面杂乱无章的相位和频率变化的周期性规律，利用这一规律实现不同频率信号的直接相位比对。
　　本文首先从传统的相位和频率测量系统出发，分别分析了传统相位和频率测量方法，总结了各种方法的优缺点;紧接着基于异频信号的等效鉴相频率、群相位量子等基础概念设计了群相位法相位比对测量系统，从硬件模块的实现及程序设计两方面详细介绍系统设计，并通过实验数据及数据仿真结果论证了系统的正确性及精度;最后总结了产生误差的原因及论文中的不足。
　　基于群相位法相位比对测量系统，避免了不同频率信号之间的频率转换过程，采用严格对称设计，降低了系统误差和系统设计的复杂度，节约了成本;克服了双混频时差法漂移率大的缺点，具有实际应用性。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 导航卫星时频系统

1．1．1 导航卫星时频系统简介

1．1．2 卫星时频系统中的相位和频率测量技术

1．2 相位和频率测量技术的研究意义

1．3 相位和频率测量技术的国内外发展现状和发展趋势

1．4 本文关键技术及内容安排

第二章 传统相位和频率测量方法

2．1 相位差测量方法

2．1．1 示波器法

2．1．2 零示法

2．1．3 利用时间间隔测相

2．1．4 利用电压量测相

2．2 频率测量方法

2．2．1 直接计数法

2．2．2 模拟内插法和时间-幅度转换法

2．2．3 游标法和量化时延法

2．3 本章小结

第三章 群相位理论及双混频时差法研究

3．1 群相位理论基础知识及应用举例

3．1．1 概述

3．1．2 群相位理论基础知识

3．1．3 群相位周期在实际中的应用

3．2 相位重合点及其检测电路

3．3 双混频时差法

3．4 本章小结

第四章 基于群相位的相位比对系统设计

4．1 基于群相位的高精度比相测量方案

4．2 与双混频器时差法的比较

4．3 系统设计原则

4．4 功能模块设计与实现

4．4．1 相位比对总体方案设计

4．4．2 电源及接口设计

4．4．3 DDS频率合成模块设计

4．4．4 信号放大整形模块设计

4．4．5 基于FPGA的门时产生电路和相位重合检测电路模块

4．4．6 计数器设计

4．4．7 单片机控制模块设计

4．5 关于相位重合点触发误差地改进

4．6 本章小结

第五章 实验数据及误差分析

5．1 理论分析及计算

5．2 实验数据分析

5．3 实验误差分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 主要内容总结

6．2 展望

致谢

参考文献

作者在读期间的研究成果

附录