专利名称：一种抗噪音宽带频率测量方法及锁相频率计的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子与时频测量技术领域，具体地说，本发明涉及一种抗噪音宽带频率测量方法及锁相频率计。
背景技术：
目前，国内外市场流行的频率计的基本原理有三类i)通过上升沿或下降沿的间隔判断信号周期并由此计算被测信号频率(参考中国专利CN1056582A) ；ii)通过对被测信号进行傅立叶变换测量周期信号的频率；iii)使用锁相环电路实现窄带频率的识别(参考欧洲专利EP 0430605B1)。其中，第i)类技术对于信噪比较高的信号有很好的测量效果，然而当被测信号的信噪比较低时，此类测量方案的准确性会明显降低。
图1示出了第i)类频率测量方式的测量示意图，其中，a)部分示出了一个无噪声的被测信号，虚线为零电压线， 图1所示的时间段内下降沿通过零电压线的次数，即下降沿过零点的个数N = 3。容易看出，此时根据零点的个数和信号时间段的长度即可得出被测信号的频率。而图1的b)部分示出了第i)类频率测量方式在测量噪声较大的被测信号时的示意图，其中空心方点示出了被测信号，向下箭头示出了部分下降沿过零点的位置，可以看出，下降沿过零点的个数N >> 3，显然，这时使用第i)类频率计难以正确测出被测信号的频率。第ii)类技术虽然具备一定的抗噪音性能，但由于傅立叶变换过程中不可避免地要进行时域的截断，这个截断过程将产生频域信号的泄露，导致变换后的频域信息不能完整反映出原时域信号特征，因此其测量结果的精准度较差。第iii)类技术虽对特定频率具有很强的识别效果，并且该技术除了测量频率外，还能够一并测出信号的相位与幅值。但由于受锁相环的固有频率限制， 可测量频率范围非常窄，因此该技术不适合宽频范围周期信号的测量。综上所述，当前迫切需要一种抗噪音能力强、可测量频率范围宽的频率测量方法及频率计。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗噪音能力强、可测量频率范围宽的频率测量方法及频率计。为实现上述发明目的，本发明提供了一种抗噪音宽带频率测量方法，包括下列步骤1)估测被测信号的频率范围；所述被测信号为数字信号；2)接收被测信号，在所估测的频率范围内，依次改变频率值，搜索使参比信号与被测信号相关度最大的频率值，将该频率值作为所测出的被测信号的频率值，所述参比信号的信号模式与被测信号的信号模式相同。其中，所述步骤幻中，对于每个频率值，通过依次改变参比信号的相位值来找出该频率值下参比信号与被测信号的相关度的最大值。其中，所述步骤2、包括下列子步骤
21)接收被测信号，设定一个与被测信号的信号模式相同的参比信号；22)依次选取所估测的频率范围内的各频点并分别计算各频点下被测信号和参比信号的相关度；23)将使所述相关度最大的参比信号的频点作为所测出的被测信号的频率值输
出ο其中，所述步骤22)中，当选取的频点为&时，计算被测信号和参比信号的相关度的过程包括下列子步骤221)根据频率&将被测信号划分为多个单周期信号；222)将所划分的多个单周期信号累加平均，得到平均化的被测信号单周期信号 S ；223)计算当前频率&下的平均化的被测信号单周期信号与当前参比信号的相关度。其中，所述步骤223)中，在360度范围内选取一系列参比信号相位，对于每个参比
信号相位Ψρ分别计算当前平均化的被测信号单周期信号与当前参比信号的相关度，并将
其中最大值作为当前频率A下的平均化的被测信号单周期信号与当前参比信号的相关度。
1 N其中，所述相关度
权利要求
1.一种抗噪音宽带频率测量方法，包括下列步骤1)估测被测信号的频率范围；所述被测信号为数字信号；v2)接收被测信号，在所估测的频率范围内，依次改变频率值，搜索使参比信号与被测信号相关度最大的频率值，将该频率值作为所测出的被测信号的频率值，所述参比信号的信号模式与被测信号的信号模式相同。
2.根据权利要求1所述的抗噪音宽带频率测量方法，其特征在于，所述步骤2)中，对于每个频率值，通过依次改变参比信号的相位值来找出该频率值下参比信号与被测信号的相关度的最大值。
3.根据权利要求1所述的抗噪音宽带频率测量方法，其特征在于，所述步骤幻包括下列子步骤21)接收被测信号，设定一个与被测信号的信号模式相同的参比信号；22)依次选取所估测的频率范围内的各频点并分别计算各频点下被测信号和参比信号的相关度；23)将使所述相关度最大的参比信号的频率值作为所测出的被测信号的频率值输出。
4.根据权利要求3所述的抗噪音宽带频率测量方法，其特征在于，所述步骤22)中，当选取的频点为A时，计算被测信号和参比信号的相关度的过程包括下列子步骤221)根据频率&将被测信号划分为多个单周期信号；222)将所划分的多个单周期信号累加平均，得到平均化的被测信号单周期信号S；223)计算当前频率&下的平均化的被测信号单周期信号与当前参比信号的相关度。
5.根据权利要求4所述的抗噪音宽带频率测量方法，其特征在于，所述步骤223)中， 在360度范围内选取一系列参比信号相位，对于每个参比信号相位Ψρ分别计算当前平均化的被测信号单周期信号与当前参比信号的相关度，并将其中最大值作为当前频率A下的平均化的被测信号单周期信号与当前参比信号的相关度。
6.根据权利要求5所述的抗噪音宽带频率测量方法，其特征在于，所述相关度表示为
7.根据权利要求6所述的抗噪音宽带频率测量方法，其特征在于，所述步骤23)还包括，将使所述相关度最大的参比信号的相位值作为所测出的被测信号的相位值输出。
8.根据权利要求5所述的抗噪音宽带频率测量方法，其特征在于，所述相关度表示为 1 N
9.一种抗噪音宽带频率计，其特征在于，包括输入模块，用于接收被测信号的频率范围；以及频率搜索模块，用于在所述被测信号的频率范围内，搜索使参比信号与被测信号相关度最大的频点，并将该频点作为所测出的被测信号的频率值，所述参比信号的信号模式与被测信号的信号模式相同。
10.根据权利要求9所述的抗噪音宽带频率计，其特征在于，所述频率搜索模块包括移动平均模块和数据处理控制模块；所述移动平均模块用于接收被测信号，并根据所述数据处理控制模块设置的频点将被测信号划分为多个单周期信号，并将所划分的多个单周期信号累加平均，再将所得到的平均化的被测信号单周期信号传输给所述数据处理控制模块；数据处理控制模块用于对于每个参比信号频率值通过依次改变参比信号的相位值来找出该频率值下参比信号与被测信号的相关度的最大值。
全文摘要
本发明提供一种抗噪音宽带频率测量方法，包括1)估测被测信号的频率范围；所述被测信号为数字信号；2)接收被测信号，在所估测的频率范围内，依次改变频率值，搜索使参比信号与被测信号相关度最大的频率值，将该频率值作为所测出的被测信号的频率值，所述参比信号的信号模式与被测信号的信号模式相同。本发明还提供了相应的抗噪音宽带频率计。本发明抗噪音能力强，能够准确测出低信噪比的信号；可测量频率范围宽；并且本发明除了能够测出信号的频率外，还能同步测出信号的相位和幅值。
文档编号G01R23/02GK102495280SQ20111038080
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者沈保根, 邵晓萍, 陆俊 申请人:中国科学院物理研究所