一种基于VCXO参考的频率测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于VCXO参考的频率测量系统，包括归一化模块、VCXO模块、频率测量仪、单片机和补偿模块；所述VCXO模块适于输出高稳的外部参考源时钟信号，所述外部参考源时钟信号分别被送至所述归一化模块和频率测量仪；所述归一化模块适于在所述外部参考源时钟的作用下，对被测频率信号进行归一化处理，得到标准1MHz检定用频率信号并输出到所述频率测量仪；所述频率测量仪适于在外部参考源时钟的作用下，对归一化模块输出的信号频率按照采样时间T=10秒进行时域频率测量，并将测量结果送给外部计算机；所述补偿模块适于对所述VCXO模块的输出误差频率进行补偿控制。本实用新型专利技术中的基于VCXO参考的频率测量系统受负面波动小，测量结果精确。 1

【技术实现步骤摘要】
一种基于VCXO参考的频率测量系统
本技术涉及频率测量领域，具体涉及一种基于VCXO参考的频率测量系统。
技术介绍
时域频率信号的频率稳定性评价是时频研究工作的一个重要方面。对于一个信号源而言，其输出信号通常用下式表达：　　　　（1）其中，a(t)表示信号源输出信号随时间的随机幅度起伏，表示信号源输出信号的相位（也即是频率）随时间的随机起伏，表示信号源输出信号的频率随时间的微小单向变化，称之为频率漂移，现在比较好的VCXO一般在几量级。源于信号源内部随时间的老化，引入的输出频率单向变化。源于组成信号源的各部件噪声对整机频率稳定度的贡献，通常认为，组成信号源的各部件噪声引起的整机输出频率起伏是各态历经的，因此它可以用随机统计理论中的方差表征。早期人们用相对频偏起伏的标准方差来表征信号源的频率稳定度。若令f0为信号源的平均频率，则在取样时间内，输出频率的相对频偏为：　　　　（2）研究表明，对于各类信号源输出信号而言，其输出频率的相对频偏起伏量的大小、快慢受幂律谱噪声模型中所列的5种噪声的影响，幂律谱噪声模型为：　　　　　　　　　（3）式中＝－2，－1,0，1,2；，为常数，大小随具体的信号源而定；为系统的高截止频率。实际使用表明，被测频率源的频率在进入测量仪时有范围限制，这是缺陷之一；其次外部参考时钟本身的频率不稳定也会给系统测量带来误差。上述问题，有待解决。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：提出一种改进的基于VCXO参考的频率测量系统。本技术为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种基于VCXO参考的频率测量系统，包括归一化模块、VCXO模块、频率测量仪、单片机和补偿模块；所述VCXO模块适于输出高稳的外部参考源时钟信号，所述外部参考源时钟信号分别被送至所述归一化模块和频率测量仪；所述归一化模块适于在所述外部参考源时钟的作用下，对被测频率信号进行归一化处理，得到标准1MHz检定用频率信号并输出到所述频率测量仪；所述频率测量仪适于在外部参考源时钟的作用下，对归一化模块输出的信号频率按照采样时间T=10秒进行时域频率测量，并将测量结果送给外部计算机；所述补偿模块适于对所述VCXO模块的输出误差频率进行补偿控制；所述单片机适于对所述归一化模块、频率测量仪和补偿模块进行参数控制。进一步的，还包括温控模块，所述频率测量仪设于所述温控模块内，所述温控模块适于为所述频率测量仪提供恒温环境。进一步的，所述恒温模块是由四面合围的恒温壁和分别封闭在所述恒温壁顶部及底部的恒温盖、恒温底构成的六面体结构，所述频率测量仪固定在所述恒温模块内部，所述恒温底、恒温盖和恒温壁的内侧面上均设敷设有屏蔽金属层，所述恒温底上设有频率测量仪固定螺钉，所述恒温底内部设置有温感电阻，所述恒温底的两侧分别各设有一只用于检测恒温底处漏光的光感应传感器，所述恒温盖的中部设有一只供穿线的出线孔，出线孔中引入漆包电感应线，所述漆包电感应线连接到所述频率测量仪，所述恒温盖上设有一加温电阻，所述恒温盖的两侧也分别各设有一只用于检测光强的光感应传感器；所述加温电阻在外部的温控电路的控制下进行加温，所述温感电阻的信号输出至所述温控电路。进一步的，所述归一化模块包括第一隔离放大器、第一DDS模块和第二DDS分频率单元，所述外部参考源时钟的参考频率信号f0经过第一隔离放大器后被送至第一DDS模块的外时钟输入端，作为第一DDS模块的工作外部参考时钟，所述第一DDS模块的外部通讯端口连接至单片机，用以接受来自单片机的控制字命令及双向的数据传输；所述第二DDS分频单元包括第二隔离放大器、第二DDS模块、走时计数器、锁存器、第三DDS模块和滤波模块；所述第二隔离放大器分别连接到所述第二DDS模块和第三DDS模块，所述第二DDS模块、第一走时计数器和第一锁存器依次形成信号连接，所述第三DDS模块连接到所述滤波模块；所述第二DDS模块和第三DDS模块的外部通讯端口分别连接至单片机，用以接受来自单片机的控制字命令及双向的数据传输。进一步的，所述频率测量仪包括第三隔离放大器、第二走时计数器、第二锁存器、第四隔离放大器、第三走时计数器和第三锁存器；所述第三隔离放大器、第二走时计数器和第二锁存器依次形成信号连接；所述第四隔离放大器、第三走时计数器和第三锁存器依次形成信号连接；所述第三隔离放大器和第四隔离放大器还分别连接到所述单片机，所述第二走时计数器和第三走时计数器的受控端分别连接到所述单片机的控制端，所述单片机的读取端还分别连接到所述第二锁存器和第三锁存器。进一步的，所述补偿模块包括第一电压基准模块、第二电压基准模块、D/A模块和温度控制模块；所述第一电压基准模块适于提供一路稳定的电压输出送至VCXO模块；所述第二电压基准模块适于提供一路稳定的电压参考送至D/A模块的外部电压参考端；所述温度控制模块设于所述VCXO模块的外壁上且包括温控芯片和第二热敏电阻，所述温度控制模块适于检测所述VCXO模块的工作温度并将结果发送至所述单片机；所述D/A模块适于在所述单片机的控制下输出大小可变的直流电压值，并送至VCXO模块。本技术的有益效果是：本技术中的基于VCXO参考的频率测量系统受负面波动小，测量结果精确。附图说明下面结合附图对本技术的基于VCXO参考的频率测量系统作进一步说明。图1是本技术中基于VCXO参考的频率测量系统的结构示意图；图2是归一化模块的结构框图；图3是第二DDS分频单元的结构框图；图4是补偿模块的结构及工作原理框图；图5是温度控制模块的电路图；图6是补偿模块的原理图；图7是信号的频率测量示意图；图8是频率测量仪的结构原理框图；图9是温控模块的结构示意图；图10是恒温底的结构示意图；图11是恒温盖的结构示意图。具体实施方式实施例根据图1所示，本技术中的基于VCXO参考的频率测量系统，包括归一化模块、VCXO模块、频率测量仪、单片机和补偿模块。VCXO模块适于输出高稳的外部参考源时钟信号，外部参考源时钟信号分别被送至归一化模块和频率测量仪。其中，归一化模块适于在外部参考源时钟的作用下，对被测频率信号进行归一化处理，得到标准1MHz检定用频率信号并输出到频率测量仪。如图2所示，可以作为优选的是：归一化模块包括第一隔离放大器、第一DDS模块和第二DDS分频率单元。参考频率信号f0经过第一隔离放大器后被送至第一DDS模块的外时钟输入端，作为第一DDS模块工作外部参考时钟，同时第一DDS模块的外部通讯端口连接至单片机，用以接受来自单片机的控制字命令及双向的数据传输。实际选用的DDS芯片内部有2个48位频率控制寄存器（F0、F1），对于本装置参考频率信号f0为10MHz，当不使用DDS内部PLL倍频功能时，48位的频率控制寄存器F0全填充1时，DDS会有10MHz频率信号输出，因此为得到标准的采样时间周期信号T（如1秒、10秒），需要对DDS中频率控制寄存器F0设置相应的分频数值，具体计算的方法是：（4）其中，D为所需要计算的具体分频数值，f0为参考信号频率，本装置中f0为10MHz，f为所需要分频的采样时间信号频率，对于f为1Hz（1秒）及0.1Hz（10秒）的情况，分频数值D应为248×10-7或248×10-8。具体的采样时间T是用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于VCXO参考的频率测量系统，其特征在于：包括归一化模块、VCXO模块、频率

【技术特征摘要】
1.一种基于VCXO参考的频率测量系统，其特征在于：包括归一化模块、VCXO模块、频率测量仪、单片机和补偿模块；所述VCXO模块适于输出高稳的外部参考源时钟信号，所述外部参考源时钟信号分别被送至所述归一化模块和频率测量仪；所述归一化模块适于在所述外部参考源时钟的作用下，对被测频率信号进行归一化处理，得到标准1MHz检定用频率信号并输出到所述频率测量仪；所述频率测量仪适于在外部参考源时钟的作用下，对归一化模块输出的信号频率按照采样时间T=10秒进行时域频率测量，并将测量结果送给外部计算机；所述补偿模块适于对所述VCXO模块的输出误差频率进行补偿控制；所述单片机适于对所述归一化模块、频率测量仪和补偿模块进行参数控制。2.根据权利要求1所述基于VCXO参考的频率测量系统，其特征在于：还包括温控模块，所述频率测量仪设于所述温控模块内，所述温控模块适于为所述频率测量仪提供恒温环境。3.根据权利要求2所述基于VCXO参考的频率测量系统，其特征在于：所述温控模块是由四面合围的恒温壁和分别封闭在所述恒温壁顶部及底部的恒温盖、恒温底构成的六面体结构，所述频率测量仪固定在所述温控模块内部，所述恒温底、恒温盖和恒温壁的内侧面上均设敷设有屏蔽金属层，所述恒温底上设有频率测量仪固定螺钉，所述恒温底内部设置有温感电阻，所述恒温底的两侧分别各设有一只用于检测恒温底处漏光的光感应传感器，所述恒温盖的中部设有一只供穿线的出线孔，出线孔中引入漆包电感应线，所述漆包电感应线连接到所述频率测量仪，所述恒温盖上设有一加温电阻，所述恒温盖的两侧也分别各设有一只用于检测光强的光感应传感器；所述加温电阻在外部的温控电路的控制下进行加温，所述温感电阻的信号输出至所述温控电路。4.根据权利要求3所述基于VCXO参考的频率测量系统，其特征在于：所述归一化模块包括第一隔离放大器、第一DDS模块和第二DDS分频率单元，所述外部参考源...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建军，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42