高精度非标准频率测量技术研究与仪器设计

摘要

本文对两周期性频率信号之间存在的最大公因子频率，最小公倍数周期，相位重合点的规律做了深入研究和认识，发现如果利用两周期性频率信号之间存在的一系列相位重合点中的某个重合点构成实际的测量闸门，就可以消除±1字的计数误差，从而实现频率量的无误差测量，但是在实际的测量中发现，在一些标准频率点上可以达到高精度的频率测量，而在一些所谓的非标准频率点上达不到和这些标准频率点处同样高的测量精度，本文就这一问题进行了详细的分析和研究，并提出了利用高精度的非标准频率源来克服这个原理在实际应用中存在的问题，通过方案论证提出了可行性的实现方案，在文中给出了具体方案的整体设计、设计原理、硬件电路图等等。最后对于这个非标准频率源的频率稳定度进行了测量，它所合成出来的非标准频率信号的频率稳定度可以达到10<'-12>/s，这个测量结果是令人满意的。并利用这个高精度的非标准频率源以及相检宽带测频原理完成高精度频率计的设计，实现了宽频率范围内包括非标准频率点处的高精度测量。测量精度可以达到10<'-10>/s。 本文提出的非标准频率源，可以弥补相位重合理论在一些非标准频率点上，利用标准频率源测量时测量精度差的问题。这个方法对于高精度的频率测量具有非常重要的意义和广泛的用途。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1高精度时间频率测量的重要性

1.2本论文的主要成果及内容安排

1.3小结

第二章常用的频率标准的测量方法

2.1常用的宽范围频率测量方法

2.1.1直接测频法

2.1.2多周期同步法

2.2常用的高精度频率测量方法

2.2.1模拟内插法

2.2.2游标法

2.3常用的频率标准的测量方法

2.3.1示波器法

2.3.2频率误差倍增法

2.3.3差拍法

2.3.4频差倍增-多周期法

2.3.5时差法

2.3.6相位比较法

2.7小结

第三章相位重合理论在频率测量仪器中的应用及其缺陷

3.1最大公因子频率，相位重合以及等效鉴相频率的概念

3.1.1最大公因子频率以及“相位重合点”的基本特征

3.1.2等效鉴相频率

3.1.3高精度测频原理的实现原理

3.2小结

第四章频率合成技术及高精度非标准源实现方案

4.1频率合成的概念和主要性能指标

4.1.1频率合成器的主要性能指标

4.1.2频率合成的主要技术

4.2直接式频率合成技术

4.3锁相环频率合成技术

4.3.1锁相环(PLL)的基本原理

4.3.2锁相环路的相位模型和动态方程

4.3.3锁相环路的性能分析

4.3.4基本锁相环频率合成

4.4直接数字频率合成技术

4.4.1直接数字频率合成技术原理

4.4.2 DDS的杂散噪声分析

4.4.3抑制DDS杂散的方法

4.5频率合成技术的比较和方案选择

4.5.1各种频率合成技术的性能比较

4.5.2方案选择以及课题要求

4.6小结

第五章利用DDS设计高精度非标准频率源

5.1 DDS芯片的选择

5.2 AD9852介绍

5.2.1 AD9852的主要性能

5.2.2 AD9852工作模式和工作时序

5.2.3 AD9852的编程控制模式

5.3 DDS硬件电路设计以及软件控制流程

5.4系统中的噪声和杂散抑制考虑

5.5测试数据及结果

5.6小结

第六章利用高精度非标准频率源设计高分辨率频率计

6.1相检宽带测频的技术原理

6.1.1原理分析

6.1.2相检宽带测频原理的延伸及扩展应用

6.2高分辨率频率计的系统设计

6.2.1系统的总体设计方案

6.2.2系统工作原理

6.2.3整形单元电路以及输入电路设计

6.2.4相位重合点检测单元的电路设计

6.2.5频率合成单元电路设计

6.2.6微处理器控制部分以及系统的软件流程

6.3对相位重合点的讨论以及非标准频率源的应用

6.4小结

附 录

结 论

参考文献

致 谢

研究生在读期间的研究成果