基于FPGA高速高精度频率测量系统的实现

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基于FPGA高速高精度频率测量系统的实现

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一、引言
在电子测量技术中，频率测量是最基本的测量之一。常用的直接测频方法在实用中有较大的局限性，其测量精度随着被测信号频率的下降而降低，并且对被测信号的计数要产生±1 个数字误差。采用等精度频率测量方法，测量精度保持恒定，不随所测信号的变化而变化；并且结合现场可编程门阵列 FPGA（Field Programmable Gate Array），具有集成度高、高速和高可靠性的特点，使频率的测频范围可达到 0.1Hz～
7 r' L: S& B& }& a, _) H! ?100MHz，测频全域相对误差恒为 1/1 000 000。
二、测频原理及误差分析
, J9 E! M/ l+ Q常用的直接测频方法主要有测频率和测周期两种。测频法就是在确定的闸门时间 Tw 内，记录被测信号的变化周期数（或脉冲个数）Nx，则被测信号的频率为：fx=Nx/Tw。测周期法需要有标准信号的频率 fs，在待
! j0 O; `: R& V/ M: `测信号的一个周期 Tx 内，记录标准频率的周期数 Ns，则被测信号的频率为：fx=fs/Ns。这两种方法的计数值会产生±1 个字误差，并且测试精度与计数器中记录的数值 Nx 或 Ns 有关。为了保证测试精度，一般对于低频信号采用测周期法，对于高频信号采用测频法，因此测试时很不方便，所以人们提出等精度测频方法。等精度测频方法是在直接测频方法的基础上发展起来的。其闸门时间不固定，是被测信号周期的整数倍，
8 L( `, k' l" B即与被测信号同步，因此，消除了对被测信号计数所产生±1 个字误差，并且达到了在整个测试频段的等精
度测量。其测频原理如图 1 所示。
完整资料见附件：
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