脉冲激光测距中高精度时间间隔的测量

考虑时间间隔测量对脉冲激光测距系统的意义,提出了一种新的高精度时间间隔测量方法.该方法在现场可编程门阵列(FPGA)中实现了脉冲计数法、多相采样法和延迟链法的结合.采用脉冲计数法对被测时间间隔进行"粗值"测量,保证大的动态测量范围.利用FPGA内部锁相环产生N路同频率,相位均匀分布的时钟信号作为计数时钟,基于等精度测频原理,将被测时间间隔的测时分辨率提高到Tclk/N.利用FlipFlop锁存器形成延时链,对被测信号与相邻计数时钟的时间间隔进一步量化.该方法解决了传统多相采样技术中由于倍频次数高导致相移分辨率降低的问题,在不增加计数时钟和有限延迟链数量的前提下,得到较高测时分辨率.测试结果表明,该时间间隔测量模块的动态测量范围为163.8 μs,测时过程相对较短,当进行多次重复测量时,测量的标准误差在71 ps以内,基本满足实际应用的精度要求.     

基于可触发环形振荡器的高精度时间间隔测量

提出了一种新的高精度时间间隔测量方法,该方法利用代表事件的短脉冲去触发一个高速环形振荡电路,产生一个与该事件同步的时钟信号,该时钟信号随后被用作模-数转换器(ADC)的采样时钟去采样一个正弦参考信号。因此,两个事件之间的时间间隔被映射成正弦参考信号上的两个点之间的初始相位差,随后对有限数量的样本进行全相位快速傅里叶变换(ap FFT)运算,准确地计算出这个初始相位差,进而可以准确获得两个事件之间的时间间隔。该测量方法降低了工程实现的难度,当正弦参考信号的频率为10 MHz,ADC的采样频率为133 MHz、分辨率为12 bits,ap FFT运算点数为4 096时,可以获得约2. 8 ps rms的单次测量精度和约1ps的时间分辨率,误差分布接近正态,实验结果与基于理论分析的误差范围一致。     

脉冲激光测距中高精度时间间隔测量方法的研究

高精度时间间隔测量对脉冲激光测距系统具有重要意义,为此提出了一种新的高精度时间间隔测量方法。该方法在FPGA中实现了脉冲计数法、多相采样法和延迟链法的结合。采用脉冲计数法对被测时间间隔进行“粗值”测量,保证大的动态测量范围。利用FPGA内部锁相环产生N路同频率,相位均匀分布的时钟信号作为计数时钟,基于等精度测频原理,将被测时间间隔的测时分辨率提高到Tclk/N。利用FlipFlop锁存器形成延时链,对被测信号与相邻计数时钟的时间间隔进一步量化。该方法解决了传统多相采样技术中倍频次数高则相移分辨率降低的问题,在不增加计数时钟和有限延迟链数量的前提下,得到较高测时分辨率。测试结果表明,该时间间隔测量模块不但可以实现大的动态测量范围,而且测时过程相对较短,具有较高测时精度。     

基于相位重合的全同步测频方法研究

文章对基于相位重合的全同步测频方法进行了研究。相位重合理论是目前比较流行的用于频率测量的理论,在检测被测信号与标频信号的相位重合脉冲后触发闸门,使计数闸门、被测信号和标频信号三者达到全同步,彻底消除了±1个字误差。相位重合检测电路、闸门、计数器等模块均在可编程逻辑器件FPGA中完成,使用方便,易于修改,经仿真达到了预期效果。     

基于时-空关系的时间间隔与频率测量方法研究

利用信号的时-空关系通过对被测时间信号与其在长度上传输延迟的重合检测来测量短时间间隔,以此为基础可完成各种时间间隔与频率测量仪器.可比较容易地获得ns至10ps量级的分辨率.这种利用信号传递速度的稳定、准确这一自然现象所保证的高精度比国内外传统的基于频率处理的方法精度更高,价格也更有优势,而且还能够解决特高频率的测量问题.     

一种新型超高精度频标比对系统的设计

提出了一种基于相检宽带测频技术的新型高精度频标比对设计方案.利用频率信号间相位差变化的规律性,在两相位重合处建立测量闸门,克服了传统频率测量中存在的±1个计数误差的问题.通过附加延时可调电路减少相位重合点的个数并在相位重合控制电路的帮助下有效地捕捉最佳相位重合点,进而降低测量闸门开启和关闭的随机性,大大地提高了系统的测量精度.实验结果和分析表明了该方案设计的合理性和先进性,其实际测量精度可达10-13/s量级,明显优于传统测频方法的测量精度.结合CPLD片上技术,新方案设计的频标比对系统,结构简单,成本低廉,具有广泛的推广和应用价值.     

67 GHz宽带谐波相位参考及其定标技术

作为非线性矢量网络分析仪的重要参考测量通道,谐波相位参考能够提供多频点、多波量以及复频率下的绝对相位测量能力。设计了基于共面波导非线性传输线方案的原型谐波相位参考样机,并提出了基于EOS光电采样系统的完整谐波相位参考定标技术,主要包括时基失配、平均去噪、相位对准、连接器失配与示波器复频率响应修正等流程。定标实验结果表明,原型样机能够在1 GHz功率27 d Bm信号激励下输出半峰值脉宽为22 ps的周期脉冲序列,其频带覆盖范围超过67 GHz,并在超高次谐波频点上拥有小于±10°的相位精度与小于±5°的相位可重复性。最后将原型样机装配到非线性矢网中,通过测量2 GHz信号激励下超窄时域脉冲发生器的输出时域信号,并将之与采样示波器测量结果进行比对,结果证实了谐波相位参考设计与定标技术的有效性与正确性。     

全数字相位噪声合成仪器测量系统

本文借鉴合成仪器的思想,通过对相位和功率谱的最优估计实现对相位噪声的测量,研究并实现了全数字相位噪声合成仪器测量系统.论文分析了相位噪声测量系统的3个主要指标:测试频率、分辨率和精度,并着重分析了带通采样率、量化位数等对精度的影响.采用仿真方法分析了量化位数对相位估计精度的影响;将带通采样应用于开发的原理样机,并对样机的本底噪声和精度进行了对比测试,测试结果表明测量精度达到了-140 dBC/Hz@1Hz,-180 dBC/Hz@>10Hz.     

微波宽带超高精度双向时间比对技术研究

当前微波双向时间比对技术广泛应用于视距区域站间时间同步领域,能够达到纳秒站间时间同步水平,对于时间同步 指标更高的应用场景还有待进一步提升。 本文利用大带宽扩频信号和载波相位在时间测量性能方面的潜在优异性能,提出了 基于宽带信号调制解调技术的微波双向载波相位时间比对方法,设计了原型试验系统,利用氢原子钟和相位微跃计验证了实验 室条件下系统的测量不确定度(A 类)0. 27 ps 和分辨力 4 ps,达到了预期效果,为后续远距离试验和应用推广奠定了坚实的技 术和试验基础。     

电定标热释电辐射计系统的数字相位计

基于Altera公司cycloneⅢ系列EP3C5芯片,提出了一种基于电定标热释电辐射计（ECPR）系统中一种数字相位计的实现方法.该相位计的作用是调整系统中被测信号和参考信号之间的相位差,使得相敏检波的幅度达到最大,从而提高光功率的检测精度.将被测信号A/D转换成数字信号送到FPGA芯片中,与查找表中的参考信号做I-Q正交解调算法,得到一组I-Q值利用CORDIC算法计算arctan函数荻取相位差,最后做出相应的信号同步调整.实验结果表明,该相位计使辐射计系统的测量光功率值的精度得到了改善和提高,系统运行更加稳定,当测量精度为1mW,其不确定度为1％.