数字瞬时测频即用数字信号处理的方法对信号的载频进行测量。数字测频的核心在于算法,灵活多样、精度高是数字测频算法的特点。根据现代战争的特点,要求数字测频必须可以对信号进行高速、高精度的测量。随着数字接收机的发展,对数字测频算法的研究也越来越多,这些方法各有优缺点,具体采用哪种算法需要根据实际信号以及所要达到的精度来确定。
1.2 数字测频发展状况
2 各种测频算法分析
2.1 利用幅度信息的测频算法(直接计数法)
直接计数法测频因为测频方法简单、运算量小、速度快、工程实现的体积小、重量轻,而得到人们的广泛关注。
2.1.1 直接计数法原理
直接计数法原理框图如图2.1.1(1)所示。
图2.1.1(1)直接计数法原理框图
直接计数测量频率的一般方法,是在一段与被测信号 的若干个周期相对应的时间段 内,用相对较高频率的时钟信号进行计数,从计数结果可以计算出被测信号的频率。就是利用较高频率(较短周期)的时钟,去测量一个较低频率(较长周期)的信号,或者说,用一个较小的时间测量单位,去度量一段较长的时间。在这里,时钟信号的周期,就扮演着时间测量单位的角色。
设一个时间窗口 ,等于被测信号 的n个周期,即
(1)
式中n为整数, 信号周期, 。 (2)
这里 是个待测的未知量,需要用一个已知的时间测量单位去测量。设时钟频率为 ,则时钟周期
(3)
就是一个时问测量单位。如果 和 之间是整数m倍的关系,即有
可求得 (4)
式(4)就是计数测频方法的基本公式。
2.1.2 直接计数法误差
通常 和T之间不是整数倍的关系,这就可能引起最大为一个时间测量单位 的测量误差,这个误差也叫做量化误差。很显然,时钟频率越高,或者说,时间测量单位越小,量化误差就越小。测量T的最大绝对误差由式(5)计算。