本发明专利技术提供一种基于数字信道化技术的窄脉冲频率测量方法，属于时间频率测量技术领域。主要步骤包括，对脉宽较窄的脉冲信号进行高速采样，通过信道化技术将高速数字实信号解析为多通道的多频段的低速数字复信号；运用Cordic算法求得多个通道的低速复信号的瞬时相位和瞬时幅度，利用相位差和时间的比值得到瞬时频率，再对选出的信道的瞬时频率值进行多点累计平均，得到精确的测频结果。本发明专利技术提供的频率测量方法，能够对大带宽、窄脉宽的中频信号进行快速准确的频率测量，可以在300ns内输出测频结果，具有输入带宽大、测频精度高、信号动态范围大等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及，属于时间频率测量技术 领域。
技术介绍
瞬时频率测量是实现雷达信号和通信信号分析、识别和解调的基础之一;也是微 波信号源的关键技术，它可W对捷变频信号进行快速测量，导引到合适的中频再进行后续 处理。瞬时测频技术主要包括模拟测频技术和数字测频技术;模拟测频技术包括基于脉冲 计数计时测频率的方法和基于延时线的相位差测频率的方法。基于脉冲计数测频的方法关 键技术是对时间的准确测量，在固定时间内测得脉冲的个数，测算信号的周期从而实现频 率测量，运种方法通过时域内插的方法可W达到很高的测时精度，从而测频精度也比较高， 但是它对信号的幅度要求较高，动态范围较小，对于窄脉宽信号的测频精度比较差，不适用 于窄脉冲信号的频率测量。基于延时线的相位差测频率的方法，它的测频带宽可W做的很 宽，但是它的测频精度比较差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供，能 够对大带宽、窄脉宽的中频信号进行快速准确的频率测量，可W在3(K)ns内输出测频结果。 本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是： a.对脉冲进行高速采样； b.对高速采样信号进行数字信道化处理，解析成多路低速复信号； C.利用Cordic算法对每个信道的复信号进行瞬时幅度和瞬时相位计算，原理公式 如公式(1)所示： d.利用相位差测频率，相位和频率的关系公式(2)所示： Λ 白（i)=白(n+i)-白(η)=化fits (2) 那么瞬时频率就是： (3)，其中（Xi，y〇为输入矢量，（xw，yw)为输出矢量，Θ为瞬时相位，Qi是每次旋转的角 度，di是每次迭代旋转的方向，ts为采样周期，f为被测频率。[001引在步骤d后还包括步骤e， e.通过多次计算取平均来提高测频精度，计算公式如下： Δ θ(1) = θ(2)-θ(1) Δ θ(2) = θ(3)-θ(2) Δ 白（3) =白(4)-白（3) ··· Δ θ(η-1) = θ(η)-θ(η-1) (4)[002引巧）。本专利技术与现有技术相比的有益效果是： 随着大规模集成电路和高速ADC的发展，数字测频技术的应用越来越广泛，本专利技术 采用数字技术测频的方法性能稳定，带宽随着ADC的采样率不断提高，同时可W获得很高的 频率分辨率和较大的动态范围。本专利技术的基于信道化瞬时测频（IFM: Instantaneous 化equency Measurement)方法具有输入带宽大、测频精度高、信号动态范围大等优点。 本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明 书、权利要求书、W及附图中所特别指出的结构来实现和获得。【附图说明】 附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。 图1为本专利技术基于数字信道化的窄脉冲频率测量方法的流程图。 图2为本专利技术的四信道数字信道化结构示意图。【具体实施方式】 下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并 与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理。 如图1所示的流程，在硬件上高速采样采用ADC+FPGA的处理方式，FPGA包含大量的 逻辑资源适合进行信号实时处理，高速ADC对中频信号进行高速采样得到的数据速度比较 高，与FPGA的处理速度不匹配，需要做数据速度转换，把一路高速信号转换为多路低速信号 并行处理。然后对多路低速并行数据进行信道化处理，如图2所示的四信道数字信道化可W 很好的对四路并行数据进行处理。 本专利技术处理的信号有一个特点，就是带宽比较大，可W处理不小于IGHz的信号，由 于宽带信号的信噪比低，严重影响测频的精度，为了提高测频精度，我们需要宽带信号分割 成多个相互交叠的子带，再对每个子带分别进行后续处理，分割子带一般的做法就是混频 滤波，通过设置不同的本振频率就可W把W本振为中屯、的一定带宽的信号搬移到零中频， 由于高速采样得到的数据量比较大，采样运种方式分割子带的话，对逻辑资源的要求是非 常大的，而且需要的处理时间也比较大，不能实现频率快速测量的目的，因此采用使用数字 信道化技术，它既可W实现多个子带的划分，同时也可W把实信号解析为复信号，由于它采 取抽取的方式，大大的降低了后续每个子带的处理难度。 本专利技术处理的信号是瞬时带宽大、窄脉冲宽度的中频信号，其脉冲宽度小于40ns， 在进行信号处理时，需要得到信号的瞬时相位，复信号的瞬时相位就是它的实部虚部之比 的反正切值，只要把实信号解析为复信号就可W得到信号的瞬时相位，把实信号解析成复 信号在数字上是比较容易处理的，同时在数字上运用Cordic算法可W很容易实现反正切运 算，利用Cordic算法对每个信道的复数解析信号进行瞬时幅度和瞬时相位计算，原理公式 如公式(1)所示：?,臣{-!'1; ai = tan-i(2-i)[003引 di = si 即（χ?) xi+i = xi+di X 2-1 Xyi yi+i = yi+di X 2-1 Xxi (1);计算过程中定义变量Zi，表示未旋转的角度，用下式表示为 Zi+i = Zi-di X 〇i 旋转的目标是使z趋近于0,Cordic算法通过η次微旋转Qi来获得θ相位值，由zi+i = Zi-di Xai，则当η一〇〇，I yn| 一0，z?=一目= a;rctan(yi/xi)，从而完成输入向量(x，y)的相位提 取； 最后，利用相位差测频率，相位和频率的关系公式(2)所示： Λ 白（i)=白(n+i)-白(η)=化fits (2) 那么瞬时频率就是； (3)，[004引其中（Xi，yi)为输入矢量，（Xi+i，yw)为输出矢量，目为瞬时相位，Qi是每次旋转的角 度，di是每次迭代旋转的方向，ts为采样周期，f为被测频率。 还可W通过多次计算取平均来提高测频精度，计算公式如下： Δθ(1) = θ(2)-θ(1) Δθ(2) = θ(3)-θ(2) Δθ(3) =目（4)-目（3) ··· Δθ(η-1) = θ(η)-θ(η-1) (4)[(X)对则， (η J,采用本专利技术提供的频率测量方法，能够对大带宽、窄脉宽的中频信号进行快速准 确的频率测量，尤其是带宽不小于IGHz，脉宽不小于40ns的信号，可W在300ns内输出测频 结果，具有较高的测频精度，测频精度0 ^ 0.35MHz。【主权项】1. ，其特征在于包括以下步骤： a. 对脉冲进行高速采样； b. 对高速采样信号进行数字信道化处理，解析成多路低速复信号； c. 利用Cordic算法对每个信道的复信号进行瞬时幅度和瞬时相位计算，原理公式如公 式(1)所示：d. 利用相位差测频率，相位和频率的关系公式(2)所示： Δ 0(i) = 0(n+i)-0(n) = 23Tfits (2) 那么瞬时频率就是：其中（xi，yi)为输入矢量，（xi+i，yi+i)为输出矢量，θ为瞬时相位，Cti是每次旋转的角度，cU 是每次迭代旋转的方向，ts为采样周期，f为被测频率。2. 根据权利要求1所述的基于数字信道化的窄脉冲频率测量方法，其特征在于在步骤d 后还包括步骤e， e. 通过多次计算取平均来提高测频精度，计算公式如下：3. 根据权本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于数字信道化的窄脉冲频率测量方法，其特征在于包括以下步骤：a.对脉冲进行高速采样；b.对高速采样信号进行数字信道化处理，解析成多路低速复信号；c.利用Cordic算法对每个信道的复信号进行瞬时幅度和瞬时相位计算，原理公式如公式(1)所示：θ=-Σi=1ndiαiαi∈{-1,1}]]>αi＝tan‑1(2‑i)di＝sign(zi)xi+1＝xi+di×2‑i×yiyi+1＝yi+di×2‑i×xi (1)；d.利用相位差测频率，相位和频率的关系公式(2)所示：Δθ(i)＝θ(n+i)‑θ(n)＝2πfits (2)那么瞬时频率就是：f=Δθ(i)2πits---(3),]]>其中(xi,yi)为输入矢量，(xi+1,yi+1)为输出矢量，θ为瞬时相位，αi是每次旋转的角度，di是每次迭代旋转的方向，ts为采样周期，f为被测频率。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：关文硕，易冰歆，游福初，
申请(专利权)人：北京振兴计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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