[发明专利]一种倒数计数器频率分辨率增强方法

权利要求书

1.一种倒数计数器频率分辨率增强方法，其特征在于利用高频率分辨率倒数计数器，通过FPGA发出周期闸门，在检测输入信号频率不发生改变的前提下，进行连续测量，对N次测量频率值求取算术平均值，显示结果为N次测量值的算术平均值，以达到频率分辨率增强的目的。

2.根据权利要求1所述的倒数计数器频率分辨率增强方法，其特征在于具体包括如下步骤：

a待测频率为输入信号经过比较器整形后的方波，先与FPGA发出的周期闸门同步，得到与信号同步的周期闸门；

b在第i次测量中，由同步闸门控制第一计数器对信号的脉冲计数，假设获得的脉冲数为N_i；同步闸门的时间间隔由第二计数器与内插电路测量得到，由第二计数器对时钟的脉冲计数，假定计的脉冲数为n_i；

c假设通过内插电路分别测量出时钟沿与同步闸门前沿与后沿的时间间隔为△t₁、△t₂；△t₁、△t₂通过基于延迟线原理的TDC芯片测量得出，该TDC芯片能够实现的时间分辨率达到100ps或100ps以上；

计算出第i次同步闸门的时间间隔t_i为：

t_i＝n_i×T₀+Δt₁-Δt₂，T₀为系统时钟的周期；

并且，第i次闸门时间内的频率的Fi由以下公式计算：

1sFi=tiNi=ni×T0+Δt1-Δt2Ni⇒Fi=Niti=Nini×T0+Δt1-Δt2]]>

连续测量时，假设计算算术平均值的最大次数为N，判断输入信号频率没有改变的前提下，在第i次测量时，若i≤N，显示测量结果为前i次测量的算术平均值；若i＞N时，显示的测量结果则为当前N次测量的算术平均值；在第N个闸门周期后，显示的测量结果都是N次测量的算术平均值；此时，随机误差的标准偏差公式变为：

σ(x‾)=σ(X)N;]]>

其中，X为有限次等精度测量的频率值，为N次测量的算术平均值。

依据该公式可知，进行N次连续测量后，算术平均值的随机误差为单次测量值的随机误差的±即算术平均值的随机误差比单次测量值的随机误差减小倍，时间分辨率变为±1计数/利用连续测量求取算术平均值与显示的有效位数的关系，即10次算术平均值能增加一个有效位，假设算术平均值的最大次数为100次，在判断输入信号频率不发生改变的前提下，在1s闸门时间时、100个闸门周期后，实现12位的频率分辨率。