[发明专利]高频信号相位差测量方法及测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子测量技术领域，具体涉及一种信号相位差测量方法和测量装置。

背景技术

在电子测量领域中，相位差是一种重要的时间参数，相位差的准确测量对于通信、测控、医疗等领域均具有重要意义。传统相位差测量方法，主要通过测量时间间隔来实现。首先将两路同频率信号利用比较器进行整形，变换成符合特定电平标准的数字逻辑量，然后通过计数器对两路信号间的时间差进行计数，最后将计数结果与周期相除得到相位差。该类方法的精度主要取决于计数器的计数误差，通常局限于低频信号间的相位差测量。随着被测信号频率的提高，被测信号的周期变短，计数的相对误差变大，该方法在信号频率高时无法准确测量。

发明内容

本发明为了解决现有信号相位差测量方法在信号频率高时测量准确性低的问题，提出了一种高频信号相位差测量方法及测量装置。

本发明所述高频信号相位差测量方法，该方法的具体步骤为：

步骤一、采用频率测量电路对待测高频信号x₁(t)和x₂(t)进行频率测量，获得待测高频信号的频率；

步骤二、采用微控制器电路对数字正交信号发生电路进行设置；

频率测量电路将测量获得的信号频率发送至为微控制器电路，微控制器电路根据接收的待测高频信号的频率对数字正交信号发生电路进行设置；

步骤三、数字正交信号发生电路输出的正弦信号Asin(wt)的频率和余弦信号Acos(wt)的频率均与频率测量电路获得的待测高频信号的频率相同；其中A为数字正交信号发生电路输出的正余弦信号的幅值，w为角频率，t为时间；

步骤四、利用步骤三中的正弦信号Asin(wt)和余弦信号Acos(wt)，采用两路I/Q解调器分别对待测高频信号x₁(t)和x₂(t)进行解调；获得4路下变频信号和

步骤五、采用4路同步采集电路，对步骤四获得的4路下变频信号和进行同步采样，并对下变频信号和的采样值进行顺序量化；

采用微控制器电路对4路同步采集电路输入同步时钟信号，4路同步采集电路中的模数转换电路通过时钟信号同时进行模数转换；

步骤六、4路同步采集电路将完成顺序量化后获得的4路数字信号和输入至微控制器；

步骤七、微控制器对输入4路数字信号和进行相位差计算，获得待测信号x₁(t)和x₂(t)的相位差

步骤八、交换步骤四中所述两路I/Q解调器的位置，返回执行一次步骤四到步骤七，获得下一时刻待测信号x₁(t)和x₂(t)的相位差

步骤九、对步骤七获得的相位差与步骤八获得的相位差求均值，获得待测信号的x₁(t)和x₂(t)的相位差完成高频信号相位差的测量。

实现上述高频信号相位差测量方法的相位差测量的装置，该装置包括数字正交信号发生电路、一号I/Q解调器、二号I/Q解调器、频率测量电路、4路同步采样电路和微控制器；

频率测量电路的频率信号输出端连接微控制器的频率信号输入端，微控制器的时钟信号输出与同步采样信号输入端连接4路同步采样电路的时钟信号输入与同步采样信号输出端，微控制器的频率控制信号输出端连接数字正交信号发生电路的频率设置信号输入端，数字正交信号发生电路的正弦信号输出端同时连接一号I/Q解调器的正弦信号输入端和二号I/Q解调器的正弦信号输入端，数字正交信号发生电路的余弦信号输出端同时连接一号I/Q解调器的余弦信号输入端和二号I/Q解调器的余弦信号输入端，一号I/Q解调器的一号低频信号输出端连接4路同步采样电路的一号低频信号输入端，一号I/Q解调器的二号低频信号输出端连接4路同步采样电路的二号低频信号输入端，二号I/Q解调器的一号低频信号输出端连接4路同步采样电路的三号低频信号输入端，二号I/Q解调器的二号低频信号输出端连接4路同步采样电路的四号低频信号输入端；

频率测量电路用于测量待测信号相位差的两个信号的频率；

一号I/Q解调器用于对一路待测信号进行混频和低通滤波；

二号I/Q解调器用于对另一路待测信号进行混频和低通滤波。