一种时域测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及时域测量技术，具体涉及一种时域测量系统，包括被测频率源、归一化模块、VCXO、频率测量仪、单片机、补偿模块和PC；被测频率源连接归一化模块，归一化模块分别与VCXO、频率测量仪、单片机相连，单片机分别与频率测量仪、补偿模块相连，频率测量仪分别与VCXO、PC相连。该系统克服了被测频率源的频率在进入测量仪时有范围限制以及外部参考时钟本身的频率不稳定给系统测量带来误差的缺陷。能够提供稳定的参考时钟信号，降低了测量误差；增加了进入测量仪的被测频率源的频率范围。

A time domain measurement system

The utility model relates to time-domain measurement technology, in particular to a time-domain measurement system, which comprises a measured frequency source, a normalization module, a VCXO, a frequency measuring instrument, a single-chip microcomputer, a compensation module and a PC; a measured frequency source is connected with a normalization module, and the normalization module is connected with a VCXO, a frequency measuring instrument and a single-chip microcomputer respectively, and the single-chip microcomputer is divided into two parts. It is not connected with frequency measuring device and compensation module, and the frequency measuring instrument is connected with VCXO and PC respectively. The system overcomes the limitation of the frequency of the measured frequency source when it enters the measuring instrument and the error caused by the frequency instability of the external reference clock itself. It can provide a stable reference clock signal, reduce the measurement error, and increase the frequency range of the measured frequency source.

【技术实现步骤摘要】
一种时域测量系统
本技术属于时域测量
，尤其涉及一种时域测量系统。
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：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(即频率)随时间的随机起伏，Δ·t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×10-12－×10-14量级。Δ·t源于信号源内部随时间的老化，形成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τ内，输出频率的相对频偏为：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yτ(t)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：式中α＝－2，－1,0，1,2；0＜f＜fh，hα为常数，大小随具体的信号源而定；fh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。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种频率稳定的测量装置，减少了进入测量仪的被测频率源频率范围的限制。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种时域测量系统，包括被测频率源、归一化模块、VCXO、频率测量仪、单片机、补偿模块和PC；被测频率源连接归一化模块，归一化模块分别与VCXO、频率测量仪、单片机相连，单片机分别与频率测量仪、补偿模块相连，频率测量仪分别与VCXO、PC相连。在上述的时域测量系统中，归一化模块包括第一隔离放大器，第一DDS分频率单元，第二DDS分频率单元；第一隔离放大器分别与第一DDS分频率单元和频率测量仪连接，第一DDS分频率单元连接单片机，第二DDS分频率单元分别与单片机和频率测量仪连接。在上述的时域测量系统中，单片机通过RS232串行接口与PC端通讯连接。在上述的时域测量系统中，第二DDS分频率单元包括第二隔离放大器、DDS2、第一走时计数器、第一锁存器、DDS3、低通滤波模块；第二隔离放大器分别与DDS2和DDS3连接，DDS2分别连接第一走时计数器和单片机，第一走时计数器连接第一锁存器，DDS3分别连接低通滤波模块和单片机，第一锁存器与单片机连接。在上述的时域测量系统中，补偿模块包括电压基准1、电压基准2、D/A直流电压、温控模块；电压基准1连接VCXO，电压基准2连接D/A直流电压，D/A直流电压分别连接单片机、VCXO，温控模块分别与单片机、VCXO连接。在上述的时域测量系统中，温控模块置于VCXO外壁。在上述的时域测量系统中，温控模块包括电压源、温度采集模块、差分放大器A、负反馈电阻Rw和加热线圈环路；温度采集模块分别连接电压源和差分放大器A，差分放大器A分别连接负反馈电阻Rw、加热线圈环路和电压源。在上述的时域测量系统中，温度采集模块包括两个电阻R、电阻R1和电阻Rk组成的电桥；且两个电阻R以及电阻R1为具有相同温度系数的电阻，其阻值与电阻Rk相当。在上述的时域测量系统中，电阻Rk为热敏电阻，且贴于VCXO的表面。在上述的时域测量系统中，电阻Rw采用数字电位计。本技术的有益效果为：能够提供稳定的参考时钟信号，降低了测量误差；增加了进入测量仪的被测频率源的频率范围。附图说明图1为本技术一个实施例时域测量系统结构示意图；图2为本技术一个实施例归一化模块结构示意图；图3为本技术一个实施例归一化模块流程图；图4为本技术一个实施例第二DDS分频率单元结构示意图；图5为本技术一个实施例补偿模块结构示意图；图6为本技术一个实施例温控模块结构示意图；图7为本技术一个实施例补偿模块原理图；图8为本技术一个实施例频率测量仪时序图；图9为本技术一个实施例测量流程图。具体实施方式下面结合附图对本技术的实施方式进行详细描述。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”“连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本实施例采用以下技术方案来实现，一种时域测量系统，包括被测频率源、归一化模块、VCXO、频率测量仪、单片机、补偿模块和PC；被测频率源连接归一化模块，归一化模块分别与VCXO、频率测量仪、单片机相连，单片机分别与频率测量仪、补偿模块相连，频率测量仪分别与VCXO、PC相连。进一步，归一化模块包括第一隔离放大器，第一DDS分频率单元，第二DDS分频率单元；第一隔离放大器分别与第一DDS分频率单元和频率测量仪连接，第一DDS分频率单元连接单片机，第二DDS分频率单元分别与单片机和频率测量仪连接。进一步，单片机通过RS232串行接口与PC端通讯连接。进一步，第二DDS分频率单元包括第二隔离放大器、DDS2、第一走时计数器、第一锁存器、DDS3、低通滤波模块；第二隔离放大器分别与DDS2和DDS3连接，DDS2分别连接第一走时计数器和单片机，第一走时计数器连接第一锁存器，DDS3分别连接低通滤波模块和单片机，第一锁存器与单片机连接。进一步，补偿模块包括电压基准1、电压基准2、D/A直流电压、温控模块；电压基准1连接VCXO，电压基准2连接D/A直流电压，D/A直流电压分别连接单片机、VCXO，温控模块分别与单片机、VCXO连接。进一步，温控模块置于VCXO外壁。进一步，温控模块包括电压源、温度采集模块、差分放大器A、负反馈电阻Rw和加热线圈环路；温度采集模块分别连接电压源和差分放大器A，差分放大器A分别连接负反馈电阻Rw、加热线圈环路和电压源。进一步，温度采集模块包括两个电阻R、电阻R1和电阻Rk组成的电桥；且两个电阻R以及电阻R1为具有相同温度系数的电阻，其阻值与电阻Rk相当。进一步，电阻Rk为热敏电阻，且贴于VCXO的表面。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种时域测量系统，其特征是，包括被测频率源、归一化模块、VCXO、频率测量仪、单片机、补偿模块和PC；被测频率源连接归一化模块，归一化模块分别与VCXO、频率测量仪、单片机相连，单片机分别与频率测量仪、补偿模块相连，频率测量仪分别与VCXO、PC相连；被测频率源用于输出被测的时域频率信号；归一化模块用于对被测频率源输出的信号进行归一化处理，得到标准的1MHz检定用信号频率标准；VCXO用于输出参考频率信号；频率测量仪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，并将测量结果送至PC中；补偿模块对VCXO输出误差频率进行补偿。

【技术特征摘要】
1.一种时域测量系统，其特征是，包括被测频率源、归一化模块、VCXO、频率测量仪、单片机、补偿模块和PC；被测频率源连接归一化模块，归一化模块分别与VCXO、频率测量仪、单片机相连，单片机分别与频率测量仪、补偿模块相连，频率测量仪分别与VCXO、PC相连；被测频率源用于输出被测的时域频率信号；归一化模块用于对被测频率源输出的信号进行归一化处理，得到标准的1MHz检定用信号频率标准；VCXO用于输出参考频率信号；频率测量仪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，并将测量结果送至PC中；补偿模块对VCXO输出误差频率进行补偿。2.如权利要求1所述的时域测量系统，其特征是，归一化模块包括第一隔离放大器，第一DDS分频率单元，第二DDS分频率单元；第一隔离放大器分别与第一DDS分频率单元和频率测量仪连接，第一DDS分频率单元连接单片机，第二DDS分频率单元分别与单片机和频率测量仪连接。3.如权利要求1所述的时域测量系统，其特征是，单片机通过RS232串行接口与PC端通讯连接。4.如权利要求2所述的时域测量系统，其特征是，第二DDS分频率单元包括第二隔离放大器、DDS2、第一走时计数器、第一锁存器、DDS...

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