基于相位群同步的任意频率测量研究

摘要

在大多数频率测量仪器中存在着±1计数误差，各种提高测量分辨率的方法，如模拟内插法、游标法、时间数字转换法等，都没有有效地消除这个误差的影响。
　　 本文提出了一种基于相位群同步概念和精细移相构成测量闸门的任意频率测量方法，实现对任意被测频率信号的高分辨率、快速测量，避免引入频率变换电路，降低系统的本底噪声，且设备成本远远低于目前的商用高精度仪器。利用相位群同步的概念，通过参考频率信号和被测频率信号之间相位重合检测构成测量闸门的方法消除了通常计数测量方法中存在的±1计数误差，能够获得很高的测量分辨率。此外，通过精细移相构成测量闸门的方法解决了测量任意被测频率信号时的响应时间问题。实验结果表明，该方法宽范围的频率测量分辨率可以达到5×10-11/s，满足低成本、大范围的应用需求。该方法不是单纯依靠电路的改进和算法的优化来提高测量分辨率，而是利用自然界中周期性信号间的相位变化规律，实现任意频率信号间的直接相位比对和高分辨率测量。相位群同步概念将频率、相位差、相位噪声等时间频率相关量的直接测量推广到了具有普遍意义的任意频率信号之间。