高精度相位同步及其关键技术研究

发布时间：2017-10-01 00:34

  本文关键词：高精度相位同步及其关键技术研究

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【摘要】：高精度相位同步是时间频率传输与比对要解决的关键问题之一,它的解决将有助于新型原子频标和相位噪声测量的精度,并对整个时频传递与导航定位领域的发展起到强有力的推动作用。传统的相位同步建立在同频基础之上,针对不同频率信号间的相位同步,需借助混频、倍频、频率合成等系列变换过程,使用其频率归一化,归一化线路不仅体积庞大、结构复杂,而且极易引入噪声,使其同步精度不易保证。为简化电路结构、降低成本、缩短开发周期,实现任意射频信号之间稳定度和准确度的精密传输,提出基于异频信号的高精度相位同步方法并对其关键技术进行研究。首先,利用异频信号之间的群相位量子化特征,建立了射频与微波之间的相位群同步平台,实现了异频鉴相的连续性和同步性,使异频信号之间的直接精密频率控制成为可能,同时也为精密频率源稳定度和准确度的高精度传递奠定了基础。其次,针对传统相位比对中复杂的频率变换过程、测量分辨率低及同步精度不易保证等问题,提出一种基于相位群同步的精密频率链接方法。该方法以任意信号之间的最小公倍数周期为特征,利用相位差量化步进的规律性,在两异频率信号之间建立相位群同步,把其中一个信号的频率稳定度和准确度传递到另一频率信号之上,进而实现频率信号之间的精密链接。实验结果表明,与传统的基于频率处理的频率链接方法相比,该法具有频率链简单、成本低廉及链接精度高的优点。最后,在分析相位群同步物理特性的基础上,利用FPGA技术,设计并研制了一种运算速度快、可靠性高的精密相位同步系统。通过对频标和被测量信号的调理及变换,建立高精度的相位重合点及同频脉冲来获得两异频信号的高精度相位同步。测试结果表明该系统具有很高的分辨率及稳定度。
【关键词】：相位同步 频率链接 异频鉴相 相位差测量 系统设计
【学位授予单位】：郑州轻工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.34
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外发展现状及应用领域10-12
• 1.3 论文内容和安排12-15
• 1.3.1 论文主要研究内容12-13
• 1.3.2 论文安排13-15
• 第二章 频率信号之间的相位群同步技术及特征分析15-23
• 2.1 相位量子的概念15-17
• 2.2 相位群同步17-21
• 2.2.1 相位群同步的概念17-19
• 2.2.2 相位群同步特征分析19-21
• 2.3 本章小结21-23
• 第三章 基于相位群同步的高分辨率相位差测量方法23-35
• 3.1 新型相位差测量原理23-24
• 3.2 方案设计24-31
• 3.2.1 信号调理整形和控制模块25-27
• 3.2.2 异频相位重合检测模块27-30
• 3.2.3 信号处理和控制模块30-31
• 3.3 实验结果及分析31-32
• 3.4 本章小结32-35
• 第四章 基于相位群同步的精密频率链接方法35-43
• 4.1 频率链接原理35-37
• 4.2 典型实验37-41
• 4.2.1 具有简单频率关系的射频信号链接37-38
• 4.2.2 具有复杂频率关系的射频信号链接38
• 4.2.3 大频率比信号之间的频率链接38-41
• 4.3 本章小结41-43
• 第五章 高精度相位同步系统的设计与实现43-57
• 5.1 系统设计及仿真测试43-47
• 5.1.1 系统设计框图43-44
• 5.1.2 相位同步系统Multisim电路仿真测试44-45
• 5.1.3 基于Quartus Ⅱ的电路仿真设计及测试45-47
• 5.2 基于DXP的相位同步系统电路设计与实现47-56
• 5.2.1 信号整形与电压变换47-49
• 5.2.2 基于FPGA的相位同步系统设计49-54
• 5.2.3 实验结果及分析54-56
• 5.3 本章小结56-57
• 总结与展望57-59
• 总结57
• 展望57-59
• 致谢59-61
• 参考文献61-67
• 附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录67-68
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研课题68-69
• 附录 3: 基于DXP的相位同步系统电路原理图69-70
• 附录 4: 鉴相电路核心板70

【参考文献】

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本文编号：951347