【摘 要】
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频率调制信号由于其抗干扰性强、易于传输的特点,被广泛应用在信号检测等领域。目前,对于频率调制信号的测量,例如对于光电振荡器（Optoelectronic Oscillator,OEO）输出的频率调制信号的测量,其方法主要是首先通过频差倍增等方法对被测信号进行差分放大,然后利用传统的电子计数法来实现对信号频率的测量。但传统的频率测量技术的精度受限于±1个字的量化误差的限制,很难在保证高采样率的情况下
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频率调制信号由于其抗干扰性强、易于传输的特点,被广泛应用在信号检测等领域。目前,对于频率调制信号的测量,例如对于光电振荡器（Optoelectronic Oscillator,OEO）输出的频率调制信号的测量,其方法主要是首先通过频差倍增等方法对被测信号进行差分放大,然后利用传统的电子计数法来实现对信号频率的测量。但传统的频率测量技术的精度受限于±1个字的量化误差的限制,很难在保证高采样率的情况下提高对OEO输出调频信号的测量精度,因此从减小或消除频率测量技术中±1个字的量化误差入手,深入研究一种兼顾高采样率和稳定性的高精度宽带频率测量技术,对于高精度信号检测的研究具有非常重要的意义。本文针对高采样率下传统频率测量技术存在的±1个字量化误差的问题,提出了一种基于鉴频鉴相器的高精度反馈式宽带频率测量系统,从原理上消除了频率测量中普遍存在的量化误差。并根据OEO输出的待测信号对于系统的指标要求,进行了系统的总体设计,并通过实验验证了系统的可行性,提高了频率测量的精度。本文的主要研究内容包括:1)高精度反馈式宽带频率测量系统的总体方案研究。通过分析目前频率测量方法存在的问题,提出一种可以从原理上消除频率测量的量化误差的高精度频率测量方法,并以普遍使用的等精度测频法为基础,在保障高采样率的情况下,制定了采用等精度粗测与反馈式精密测频模块相结合的系统设计方案。2)高精度反馈式宽带频率测量系统的理论分析。通过对系统的各个组成部分进行理论分析,得到了高精度反馈式宽带频率测量系统理论上的测频精度,并且研究了系统组成部分对于频率测量精度的影响。3)系统的仿真验证。针对本文所设计的系统,在Simulink中搭建了系统的仿真模型,设计了系统的总体时序,并加入了 PID控制模块,加快了精密测频模块的频率跟踪时间,完成了系统的仿真验证。4)高精度反馈式宽带频率测量系统的实验验证。基于前面的理论分析和仿真设计,根据实际项目需求,完成测试样机的研制,并搭建实验平台,对样机进行测试和验证,实验验证了样机能够满足系统的设计需求,提高了频率测量的精度。
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