[发明专利]一种精确测量脉冲调制信号载波频率的方法

权利要求书

1.一种精确测量脉冲调制信号载波频率的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.使用频谱仪的频谱测量功能测量信号的大致频率，设此频率为f0，并通过频谱测量信号带宽以估计f0的误差范围；

S2.使用频谱仪的IQ采集功能，中心频率设为f0，解调带宽设置应大于频谱测量的信号带宽，采样时间为T，基于IQ采集获得相位-时间曲线与幅度-时间曲线，幅度大于一定门限幅度的时间为脉冲内，其他时间为脉冲外，只需关心脉冲内的相位数据；

S3.选择脉内时间最长的一个脉冲，利用测量连续波频率的方法，计算频率差，记为Δf1，作为Δf的粗略估计；

S4.使用频率差Δf1对相位曲线进行φ(t)进行补偿，得到新的相位曲线φ2(t)，相位曲线φ2(t)在一个脉冲宽度内应该是一条接近水平的直线，但不同脉冲的数值不同；

S5.利用不同脉冲间的相位差与时间差，再次计算频率差，记为Δf2，作为Δf的精细修正；

S6.上述步骤可以进行迭代，不断扩大时间差，直至时间差扩大至最大，此时测量精度在当前采样时间设置达到最高，每次迭代得到的频率精细修正项Δfn应该进行累加。

2.根据权利要求1所述的一种精确测量脉冲调制信号载波频率的方法，其特征在于：所述步骤S1中，基于IQ采集获取相位-时间曲线，由相位-时间曲线获得修正频率Δf，最终测量频率结果为f0+Δf。

3.根据权利要求1所述的一种精确测量脉冲调制信号载波频率的方法，其特征在于：所述步骤S2中，假设待测信号为连续波信号，频谱仪进行IQ采集时，中心频率设置为f0，与待测信号的频率差为Δf，则测得的相位-时间曲线为:

φ(t)＝2π·Δf·t+φ₀

由相位-时间曲线的斜率可计算得到频率差Δf，

由于相位测量存在误差，固当测量时间间隔(t2-t1)更大时，频率测量精度更高，当t2-t1超过Δf对应的周期时，对应的相位差会超过2π，使得相位差测量结果出现整数倍2π的相位模糊，为了准确测量频率，必须解决整数倍2π的相位模糊问题，解决整数倍2π的相位模糊的方法：

计算t1至t2时间范围内，相位φ(t)突变的次数N，由-π至π的一次突变应补偿相位变化量为-2π，由π至-π的一次突变应补偿相位变化量为2π，一般情况下相位φ(t)只存在一个方向的突变，考虑相位补偿以后的频率差Δf为：

其中补偿相位的加与减由相位突变的方向决定，当待测信号为脉冲调制信号时，上述解决整数倍2π的相位模糊的方法会遇到问题：无法计算在脉冲关断时间内相位突变了多少次。

4.根据权利要求1所述的一种精确测量脉冲调制信号载波频率的方法，其特征在于：所述步骤S3中，脉冲调制信号在脉宽内可以认为是连续信号，因此可以利用脉冲内的时间范围计算频率差，记为Δf1，作为Δf的粗略估计，由于脉冲信号的脉宽时间较窄，因此Δf1的测量精度还比较低。

5.根据权利要求1所述的一种精确测量脉冲调制信号载波频率的方法，其特征在于：所述步骤S4中，φ2(t)的计算公式为：

φ₂(t)＝-2π·Δf1·t+φ(t)。

6.根据权利要求1所述的一种精确测量脉冲调制信号载波频率的方法，其特征在于：所述步骤S5中，使用频率差Δf2对相位曲线进行φ2(t)进行补偿，得到新的相位曲线φ3(t)，其公式为：

φ₃(t)＝-2π·Δf2·t+φ₂(t)

此步骤可以进行迭代，不断扩大时间差，不断提高测量精度。每次迭代得到的频率精细修正项Δfn应该进行累加。

7.根据权利要求1所述的一种精确测量脉冲调制信号载波频率的方法，其特征在于：所述步骤S6中，第一次利用不同脉冲间的相位差与时间差计算频率差时，可以选择相邻的两个脉冲，此后依次扩大时间差，例如从相邻脉冲扩大至间隔10个、100个脉冲，最终扩大至第一个脉冲与最后一个脉冲，时间间隔达到最大，测量精度达到最高，最终脉冲调制信号的载波频率测量结果为：

f_meas＝f₀+Δf₁+Δf₂+…+Δf_n。