一种基于TDC的脉冲载波频率检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于TDC的脉冲载波频率检测装置，包括信号调理单元、波段分频单元、功率及脉冲包络检测单元、TDC单元、功率处理单元、信号处理单元，所述信号调理单元、波段分频单元、TDC单元、信号处理单元依次连接，所述信号调理单元、功率及脉冲包络检测单元、功率处理单元、信号处理单元依次连接，所述波段分频单元与信号处理单元连接。本实用新型专利技术降低了脉冲调制信号频率测试成本，并提升了频率测试的精度；同时也实现了对脉冲调制信号的脉宽、上升时间、下降时间等脉冲参数以及连续射频信号的频率测量的能力，并能提供脉冲调制信号和连续射频信号的功率测量。

A Pulse Carrier Frequency Detection Device Based on TDC

【技术实现步骤摘要】
一种基于TDC的脉冲载波频率检测装置
本技术涉及测量、雷达
，具体的说，是一种基于TDC的脉冲载波频率检测装置。
技术介绍
射频微波测量
中的最基本的三个测试量为场分布(驻波)、功率和频率，其他参量都可以由这三个基本量通过计算推导出，因此对信号功率和频率的精确测量技术已成为通信测量的关键环节。现有通用频率测量方法有如下几种：直接计数法频率测量、模拟内插法计数器以及等精度频率测量方法。这些测频方法的核心部分为基于逻辑器件实现的可对输入信号或参考时钟进行计数的通用计数器，但受限于器件的工作频率其计数能力仅能达到10纳秒或纳秒级别，因而其测量范围受到一定限制，常用于低于1GHz一下的频率测量。如果测量射频或信号，就需要采用频率扩展方法将高频信号变为通用计数器测评法可以测量的信号，然后用通用计数器测频法对频率进行测量。频率扩展的方法有如下几种：预分频法、外差降频变换法与置换法等三种常用的频率扩展方法。在选择过程中，主要考虑的因素有测量精度、测量时间、动态范围以及成本。外差降频变换法可以将输入信号变到较低的频率因而有着较高的分辨率，但是需要一个额外的调谐本振以及输入预选、混频器、中频器调理等电路，其电路相对比较复杂。置换法中闸门时间需要扩展，因此在测量时间相同时，其分辨率没有外差降频变化法高，但是由于锁相电路的应用，使得其有很高的灵敏度和环路增益，在射频频率测量中一般不使用此方法的主要原因是置换法的电路结构特别复杂，使得成本变得非常高。预分频法将输入信号经过分频器预分频后直接由计数器技术，其频率测量、灵敏度以及动态范围都是由电路中所采用的分频器来决定的，所需要的元器件比较少，在成本上也有非常大的优势，电路结构简单以及较高的性价比使得其得到了广泛的应用。在脉冲雷达应用中，当被测信号进脉冲调制后，脉冲调制宽度直接限制了送到通用计数器的可用计数输入信号的个数，从而对频率直接测量精度产生严重影响。当在设定闸门时间(有效测量计数时间小于等于脉宽T，最佳情况等于脉宽T)内对输入信号直接计数时，通用计数器一个计数差值对应的频率误差为1/T，脉宽越窄，T越小，频率误差越大；当以调制脉宽T为闸门对周期t的参考脉冲计数时，通用计数器一个技术差值对应的频率误差t/T，在脉宽T一定的情况下，周期t越小，频率误差越小。在目前雷达脉冲宽度可窄至2微妙以内的情况下，通用计数器单次频率测量精度难以得到保证，通常采用多次测量进行结果累计或平均的方法来提高测量精度。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于TDC的脉冲载波频率检测装置，是一种基于时间到数字转换TDC技术的新型脉冲调制射频频率测试方法，解决了现有技术中存在的脉冲频率检测精度低与实现复杂的问题。本技术通过下述技术方案实现：一种基于TDC的脉冲载波频率检测装置，包括信号调理单元、波段分频单元、功率及脉冲包络检测单元、TDC单元、功率处理单元、信号处理单元，所述信号调理单元、波段分频单元、TDC单元、信号处理单元依次连接，所述信号调理单元、功率及脉冲包络检测单元、功率处理单元、信号处理单元依次连接，所述波段分频单元与信号处理单元连接。进一步地，为了更好的实现本技术，所述波段分频单元包括低波段分频单元、高波段分频单元，信号调理单元的输出端分别与所述低波段分频单元、高波段分频单元连接，所述低波段分频单元的输出端分别与TDC单元和信号处理单元连接，所述高波段分频单元的输出端分别与TDC单元和信号处理单元连接。进一步地，为了更好的实现本技术，还包括比较器单元，功率及脉冲包络检测单元的输出端与比较器单元连接，所述比较器单元输出端与信号处理单元连接。进一步地，为了更好的实现本技术，还包括外触发单元，还包括外触发单元、时钟及校准信号产生单元，所述外触发单元与信号处理单元连接，所述时钟及校准信号产生单元分别与信号调理单元和信号处理单元连接。进一步地，为了更好的实现本技术，所述信号调理单元包括保护二极管、宽带SPDT开关、衰减器、射频开关、耦合器、功率分配器；所述保护二极管、宽带SPDT开关、衰减器、射频开关依次连接，所述宽带SPDT开关与射频开关连接，所述射频开关、耦合器、功率分配器依次连接；所述保护二极管的型号为0402ESDA-MLP1，所述宽带SPDT开关的型号为MASW-002103-13630G，所述衰减器的型号为FAC0606P，所述射频开关的型号为PE42540。进一步地，为了更好的实现本技术，所述功率处理单元包括对数检波器、最小峰值检测器、最大峰值检测器、三极管、模拟开关，所述对数检波器分别与最小峰值检测器和最大峰值检测器连接，所述最小峰值检测器和最大峰值检测器分别与三极管连接，所述模拟开关与对数检波器连接，所述对数检波器与功率分配器连接。进一步地，为了更好的实现本技术，比较器单元包括型号为AD5623RBRMZ-3的芯片；所述AD5623RBRMZ-3的输入端与对数检波器连接，其输出端与信号处理单元连接。进一步地，为了更好的实现本技术，所述TDC单元采用型号为TDC7201的芯片。进一步地，为了更好的实现本技术，所述信号处理单元采用型号为XC7A200T-AFBG484I的FPGA芯片。工作原理：本装置可以接受的被测信号为较大功率范围(大约65dB)内的连续射频信号或者脉冲调制信号，被测信号进入到测试设备时，信号调理单元根据被测信号的频率自动选择波段分频单元。被测信号被送到分频单元之前会根据输入功率大小由信号调理单元在尽量不影响脉冲调制信号的边缘特性的前提下对被测信号进行调理，以保证被测信号以合适的功率进入到波段分频单元，以便波段分频单元工作于优化状态。波段分频单元的输出根据规则进入到TDC单元和信号处理单元对被测信号进行测量，并根据信号处理单元的测量结果判断是否对波段分频单元的分频比进行优化。波段分频单元输出分频的被测信号进入到TDC单元后，由TDC单元对分频的被测信号进行精准测量，测量精度由TDC单元的分辨率以及信号处理单元的系统误差决定。功率及脉冲包络检测单元的对数检波模块对信号调理单元耦合出的被测信号进行精准的对数检波得到检波信号，为保持被测信号的脉冲宽度和边沿特性，对数检波模块不能改变被测信号的包络特征。检波信号送入信号处理单元，处理单元得到脉冲调制信号和连续射频信号的频率和功率测量，并对整个装置的各个模块或单元进行调控。本技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：(1)本技术降低了脉冲调制信号频率测试成本，并提升了频率测试的精度；同时也实现了对脉冲调制信号的脉宽、上升时间、下降时间等脉冲参数以及连续射频信号的频率测量的能力，并能提供脉冲调制信号和连续射频信号的功率测量；(2)本技术信号处理单元实现与转换芯片TDC单元的通信以及对TDC单元的控制，并且进行频率测量结果的计算与上报。信号处理单元是整个装置的控制核心，接收外部测量指令，发起测量动作、读取测量结果、上报测量结果；(3)本技术支持脉冲包络上升下降时间沿检测、脉冲宽度测量、脉冲重复周期测量、脉冲序列检测测量。比较器单元检测出脉冲包络信号与10％电平、50％电平以及90％电平比较后的信号，通过脉冲包络10％电平、50％电平以及90％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于TDC的脉冲载波频率检测装置，其特征在于：包括信号调理单元、波段分频单元、功率及脉冲包络检测单元、TDC单元、功率处理单元、信号处理单元，所述信号调理单元、波段分频单元、TDC单元、信号处理单元依次连接，所述信号调理单元、功率及脉冲包络检测单元、功率处理单元、信号处理单元依次连接，所述波段分频单元与信号处理单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于TDC的脉冲载波频率检测装置，其特征在于：包括信号调理单元、波段分频单元、功率及脉冲包络检测单元、TDC单元、功率处理单元、信号处理单元，所述信号调理单元、波段分频单元、TDC单元、信号处理单元依次连接，所述信号调理单元、功率及脉冲包络检测单元、功率处理单元、信号处理单元依次连接，所述波段分频单元与信号处理单元连接。2.根据权利要求1所述的一种基于TDC的脉冲载波频率检测装置，其特征在于：所述波段分频单元包括低波段分频单元、高波段分频单元，信号调理单元的输出端分别与所述低波段分频单元、高波段分频单元连接，所述低波段分频单元的输出端分别与TDC单元和信号处理单元连接，所述高波段分频单元的输出端分别与TDC单元和信号处理单元连接。3.根据权利要求1或2所述的一种基于TDC的脉冲载波频率检测装置，其特征在于：还包括比较器单元，功率及脉冲包络检测单元的输出端与比较器单元连接，所述比较器单元输出端与信号处理单元连接。4.根据权利要求3所述的一种基于TDC的脉冲载波频率检测装置，其特征在于：还包括外触发单元、时钟及校准信号产生单元，所述外触发单元与信号处理单元连接，所述时钟及校准信号产生单元分别与信号调理单元和信号处理单元连接。5.根据权利要求1所述的一种基于TDC的脉冲载波频率检测装置，其特征在于：所述信号调理单元包括保护二极管、宽带SPDT开关、衰...

【专利技术属性】
技术研发人员：董万明，刘志军，刘兴勇，
申请(专利权)人：成都能通科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51