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基于无源和有源延迟链的频率时间测量方法及研究

作　者: 李君雅
导　师: 周渭
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 量化时延/相移无源和有源延迟链 FPGA 频率时间测量
分类号: TM935.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 69次
引　用: 1次
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内容摘要

基于时-空关系的频率时间测量方法,近年来因其测量系统线路简单测量准确度高而备受关注,该方法主要以量化时延原理为基础,采用延迟链的方法有效降低频率测量中的±1计数误差,使测量准确度提高到10 ? 10/τ量级。量化时延技术的关键是构成延迟链的延迟单元的准确度,其延时单元的延时稳定性,决定了其分辨率的大小。能对信号产生延迟作用的无源延迟导线、有源延迟器件等都曾被作为延迟单元被人们研究和利用。但是基于时-空关系的频率时间测量方法存在一个不可避免的矛盾,其准确度的提高越多,相对测量范围就越窄,且实施起来比较困难。本文探讨了利用循环延迟链法扩展测量范围的方法,又在量化时延原理和延迟链技术的基础上提出了一种基于延迟链技术的均匀量化相移频率时间测量方法。这种方法是利用延迟链对时钟信号进行量化相移,在同一计数闸门下通过多路计数器对各级延迟信号进行并行计数,相当于在不提高时钟信号频率的情况下等效的提高系统时钟,从而减小±1个字的误差。利用信号的量化时延原理,采用延迟单元精细的延迟链,理论上测量准确度可以随着量化相移分辨率的提高而无限提高,且线路比较容易实现,可以大大提高测量准确度。本文结合FPGA中延迟链技术实现的短时间间隔测量方法,最终测量准确度为250ps。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-19
  1.1 时间频率基准的演变  7-8
  1.2 时频测量的重要性  8-9
  1.3 常用的频率时间测量方法  9-17
    1.3.1 直接计数法  9-11
    1.3.2 模拟内插法  11-13
    1.3.3 时间－幅度转换和A/D转换  13-14
    1.3.4 游标法  14-16
    1.3.5 相检宽带测频法  16-17
  1.4 工作及安排  17-19
第二章基于量化时延的频率时间测量方法  19-31
  2.1 量化时延原理  19-20
  2.2 基于量化时延的短时间间隔测量原理  20-22
  2.3 量化时延的方法  22-31
    2.3.1 抽头延迟线法  22-24
    2.3.2 差分延迟线法  24-25
    2.3.3 循环延迟链测量法  25-31
第三章采用无源和有源延迟链技术提高量化时延的方法  31-43
  3.1 延迟链技术一——无源同轴电缆与微带线  31-36
  3.2 延迟链技术二——FPGA/CPLD内可编程逻辑单元  36-37
  3.3 延迟链技术三——分压延迟细调电路  37-39
  3.4 各方法的延时性能总结  39-40
  3.5 常用可编程逻辑器件简介  40-43
第四章基于延迟链技术的频率时间测量新方法  43-57
  4.1 基于延迟链技术的频率时间测量原理  43-50
    4.1.1 量化相移原理  43-45
    4.1.2 基于延迟链的量化相移测量方法  45-46
    4.1.3 量化误差分析  46-50
  4.2 基于延迟链的短时间间隔测量仪  50-55
    4.2.1 总体设计思路  50-51
    4.2.2 放大整形模块  51-52
    4.2.3 延迟计数模块  52
    4.2.4 控制模块  52-53
    4.2.5 FPGA模块设计  53-54
    4.2.6 单片机处理  54-55
  4.3 实验结果  55-57
结论  57-59
致谢  59-61
参考文献  61-63
在读期间的研究成果  63-64
附录  64-66

基于无源和有源延迟链的频率时间测量方法及研究

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