高精度测频研究和设计1

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信号高精度测频方法设计

信号高精度测频的方法：介绍常见的高精度测频方法，如互相关法、多周期同步法等，并分析其优缺点。
信号高精度测频的误差来源：分析影响高精度测频精度的因素，如信号噪声、非线性失真等。
信号高精度测频的应用场景
雷达系统：高精度测频技术用于测量目标物的距离和速度，提高雷达的定位精度和抗干扰能力。
通信系统：在无线通信中，高精度测频技术用于频谱分析和信号识别，实现频谱资源的有效管理和利用。
信号高精度测频方法设计
汇报人：abc
信号高精度测频方法概述信号高精度测频方法分类
信号高精度测频方法设计步骤信号高精度测频方法性能评估信号高精度测频方法改进方向信号高精度测频方法应用案例
信号高精度测频方法概述
信号高精度测频的定义
信号高精度测频是指利用高精度测量技术对信号频率进行准确测量的
信号高精度测频方法在通信系统中的应用，可以为通信系统的优化和升级提供技术支持和保障，促进通信技术的不断发展和进步。
雷达系统中的应用
信号高精度测频方法在雷达系统中的应用，可以实现对目标距离、速度和方位的高精度测量。
该方法在雷达系统中的应用，可以提高雷达的抗干扰能力和探测精度，从而提高雷达的作战性能。
应用场景：适用于信号频率变化范围较大、信号复杂度较高的测频场景。
信号高精度测频方法设计步骤
信号预处理
对信号进行滤波，去除噪声干扰对信号进行放大，提高信号幅度对信号进行采样，将连续信号转换为离散信号对信号进行数字化处理，便于计算机分析处理
频率估计
信号采集：对目标信号进行采集，确保信号质量预处理：对采集的信号进行滤波、放大等处理，提高信号信噪比特征提取：根据信号特性，选择合适的特征提取算法，提取信号中的频率信息频率估计：利用提取的特征信息，采用高精度测频算法对信号频率进行估计

实验报告

时域测试技术综合实验报告书实验名称基于FPGA的高精度频率计设计实验班级一班学号201422070125 姓名杨梅实验时间：年月日得分：一、实验目的1.熟悉数字存储示波器基本工作原理。

2.掌握硬件测频和测周的基本原理。

3.掌握在现有综合实践平台上开发DSO硬件频率计模块的方案及流程。

二、实验内容1.结合数据采集、存储和触发模块的FPGA代码，理解DSO的基本工作原理。

2.编写FPGA代码完善DSO的频率计模块，实现高精度测频和测周功能。

三、实验步骤1. 打开工程文件SYPT_FPGA.xise双击SYPT_FPGA.xise（E:/work/频率计设计实验/学生实验用未完成程序/PG1000/PG1000_FPGA_ADC目录下）2. 打开freq_measure.v和period_measure.v文件，先根据定义好的模块端口输入输出信号，结合测频和测周的原理，在提示添加代码处补充代码：a. 测频模块（freq_measure.v）测频模块的基本功能是测量闸门时间内被测信号的脉冲个数。

实现过程如下：（1）由标准时钟计数产生一个预设闸门信号，然后用被测信号同步预设闸门信号产生实际闸门信号；要求：预设闸门时间可根据用户选择信号（select_parameter）在50ms、100ms、1s、10s 中切换。

（2）标准时钟和被测信号在实际闸门内计数。

标准时钟的计数结果N s放到mea_cnt_fs 中，被测信号的计数结果为N x放到mea_cnt_fx中，输出以上计数结果，并同时输出测频完成标志mea_flag。

b. 测周模块（period_measure.v）测周模块的基本功能是把被测信号作为闸门信号，在它的一个周期的时间内，对标准时钟信号计数。

实现过程如下：（1）被测信号相当于一个预设闸门信号，为了提高测量精度，采取扩大闸门时间25倍（即取被测信号25个周期为预设闸门信号）；（2）用标准时钟同步预设闸门信号产生实际闸门信号；（3）在实际闸门内对标准时钟计数。

计算机毕业论文_基于FPGA的等精度频率计的设计与实现

目录前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 第一章 FPGA及Verilog HDL．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.1 FPGA简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.2 Verilog HDL 概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 第二章数字频率计的设计原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 2.1 设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 2.2 频率测量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 2.3．系统的硬件框架设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.4系统设计与方案论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 第三章数字频率计的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 3.1系统设计顶层电路原理图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 3.2频率计的VHDL设计．...．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第四章软件的测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.1测试的环境——MAX+plusII．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.2调试和器件编程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.3频率测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16基于FPGA的等精度频率计的设计与实现摘要：本文详细介绍了一种基于FPGA的高精度频率计。

一种高精度频率测量的研究与实现

１直接频率测量与等精度频率测量的原理
及误差分析
１１直接频率测量原理与误差分析直接频率测．量是严格按照频率的定义（即单位时间内周期性信
号变换的次数）进行测量，不考虑触发误差时来在
时间及标准频率有关，本质上并没有提高测量的但其精度．为此我们根据周期性信号之间的规律性相位差变化的特性，同步检测使被测信号和标准频率都通过与闸门同步，从而实现了频率的高精度测量．本文给出了具体实现方案，重点讨论了周期性信号的同步检测、高精度频率测量的原理以及测量的误差，出了主要给模块的ＭＸ＋ｌｓＩＡｐｕ仿真波形，Ｉ对测试的误差也作了
在所有的物理量中，时间和频率量具有最高的精度和稳定度，对其标准的建立和准确测量具有十分重要的义和影响，常在测ｉ－Ｉ通￣－．Ｉ－Ｒ技术中，可能的也尽把不同的量值转换成频率或时间量进行测量… ．随着电子技术的发展，对其测量手段、测量方法也在不断的
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第３期
梁文海等：一种高精度频率测量的研究与实现
以等精度频率测量克服了直接频率测量时被测信号的－１计数误差，整个频率测量范围内都能达４－在到相同闸门时间（）的相对最高测量精度Ｊ但是，等精度频率测量仍然存在对标准频率的 ±１差．误１３小结．通过以上的分析可知，无论是直接频率测量还是等精度频率测量，土１计数误差是影响测量精度的主要因素，以实现闸门信号与被测信所号和标准频率均同步，克服测量时的－１计数误以４－

高精度表面肌电信号检测电路的设计要点

高精度表面肌电信号检测电路的设计要点肌电信号（Electromyography，简称EMG）是人体运动产生的生物电信号之一，它包含了人体肌肉的活动信息，对于运动控制研究和康复医学具有重要意义。

为了准确地测量表面肌电信号，需要设计一种高精度的肌电信号检测电路。

本文将介绍设计这种电路的要点。

一、信号放大器设计1. 增益选择：针对表面肌电信号的微弱特点，需要选择适当的放大倍数。

通常情况下，增益应在1000～2000之间，以充分放大信号且避免过度放大引起的干扰。

2. 噪声抑制：为了提高测量信号的信噪比，可以采用差分放大电路来抑制共模噪声，同时通过滤波器技术去除高频噪声。

3. 输入阻抗：应选择适当的高输入阻抗以减小电极接触阻抗对信号测量的影响。

二、滤波器设计1. 带通滤波器：为了消除噪声和干扰，需要设计一个带通滤波器，将信号限制在感兴趣的频率范围内。

通常选择10 Hz至500 Hz的通道带宽。

2. 噪声高频截止滤波器：为了进一步去除高频噪声，可以添加一个高频截止滤波器，通常将截止频率选取在500 Hz以上。

3. 采样率选择：为了充分还原原始信号的细节，采样率应选择为采样频率的两倍以上。

三、电极设计1. 选择合适的电极材料：应选择导电性好、与皮肤接触良好的材料作为电极，如银/银氯化银电极。

2. 电极间距：电极间距需要适当，一般在2~4厘米之间，以兼顾测量信号的质量和人体舒适度。

3. 抗干扰能力：电极的设计应具备较好的抗干扰能力，以避免外界电源干扰对测量结果的影响。

四、参考电极设计1. 参考电极的选择：为了保证信号的稳定性和一致性，通常会选择一个参考电极与测量电极配对使用，参考电极可以选用身体其他部位的电极。

2. 阻抗匹配：参考电极和测量电极之间的阻抗应匹配，以减小干扰信号对测量的影响。

五、抗干扰设计1. 屏蔽设计：为了防止来自外界的电磁干扰，需要对电路进行屏蔽设计，例如使用金属屏蔽罩或层压板。

2. 接地设计：良好的接地设计可以有效减小干扰信号对测量结果的影响。

基于单片机的等精度测频法及其应用研究

基于单片机的等精度测频法及其应用研究一、研究背景在许多电子测量中，频率是一个基本参数。

然而，频率测量是非常复杂的，特别是对于高频率和低频率的测量。

精确的频率测量对于各种电子设备的研究和制造都非常重要。

传统测频法中常用的是时间差测量法和计数测量法，这两种方法都具有测量精度不够高及难于自动化等缺点。

因此，需要研究一种更高精度的测频方法，这就是等精度测频法。

二、等精度测频法的基本原理等精度测频法是一种基于数字信号处理技术的测频方法。

该方法基于两个相邻的周期振荡信号之间的相位差求得信号的频率。

其基本原理如下：在相邻的周期T1和T2之间，通过计算第一个周期的信号与第二个周期信号之间的相位差$\\Delta\\phi$，反推出第二个周期信号的频率f：$$ f = \\frac{1}{2\\pi}\\cdot\\frac{\\Delta\\phi}{T_2-T_1} $$由上式可知，等精度测频法只需要获取两个相邻周期信号的相位差和两个周期的时间，即可求出信号的频率，测量精度较高。

三、等精度测频法的软件实现等精度测频法的实现需要用到数字信号处理技术，可以通过单片机结合C语言软件实现。

主要步骤如下：1.信号采样将需要测量的信号经过高精度的AD采集电路进行采样，将信号转换成对应的数字信号。

2.相位差计算通过数字信号处理技术，计算出相邻周期信号之间的相位差。

3.频率计算根据相邻周期信号的相位差和两个周期的时间，计算出信号的频率。

4.结果输出将计算出的结果输出到数码显示管等输出模块中，实现信号的频率测量功能。

四、等精度测频法的应用等精度测频法在电子设备制造、通信领域、科研实验等方面都具有重要应用价值。

例如：1.信号频率稳定性测试将需要测试的信号经过等精度测频法测量其频率稳定性，可用于评估设备的性能。

2.信号调制解调信号的调制解调中需要精确测量信号的频率，等精度测频法可以实现这一功能。

3.相位锁定在数字信号处理中，需要实现相位锁定功能来避免信号相位偏差造成的误差。

高精度测频系统设计

低，能满足高精度测量的要求．采用分频段、不多周期同步测量和游标内插法相结合的方式，
设计了测量范围在０１Ｈｚ．～５ＭＨｚ内的高精度测频系统．重点介绍了游标内插法基本原理，
根据其工作原理设计了测量电路．电路仿真和误差分析表明该测频系统有较高的测量精度，且
时间开始（闭）时，个计数器并不立即开始（－关两ｉｇ
号的前提下，减小标准频率信号厂计数时产生的ｖ ±１个脉冲误差的影响．过以上方法可有效减小通
频率测量误差
表１测量系统频率段划分及误差分析
Ｔａ．Ｆｅｕｎｙｄｖｓｏｎｒｏｎｌｓｓｂ１ｒｑｅｃｉｉｉｎａｄｅｒｒａａｙｉ
用．目前，常用的测频方法有测频法、测周法、多周
提高测量精度，须增大闸门时间或提高标准信号频
率【．实际上闸门时间不能太大，且标准信号＿但２］并
频率的提高也受到一定的限制，因此为了进一步减小测量误差，中采用分频段、文多周期同步测量和游标内插法相结合的方法来实现，即粗测、测和精
＊
收稿日期：０１１—２２１ —２１作者简介：志文（９７）男，张１５，西安工业大学教授，主要研究方向为计算机测控技术、能化仪器．－ｉｚａｇｗ＠ｘｔ．ｄ．ｎ智Ｅｍａｌｈｎｚ：ａｕｅｕｃ．

基于DSP的高精度频率测量系统的研究

作者简介：张志文（９７）男，１５－，西安工业大学教授，主要研究方向为计算机测控技术、智能化仪器．－ａ：ａｇｗａｕ饥Ｅｍｉｚｎｚ＠ｘｔｅｌｈｕｄ
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１８６
西
安
工
业
大
学
学
报
第２７卷
成本低，实现容易；限性在于单片机受本身时钟局
１［０３］
．
由于使用多周期测频法需要提供精确的
标准频率，因此本文使用了更高频率的器件ＤＰＳ
作为核心处理器进行频率测量．
被测频率信
＿ — —－ — — —－一・ — － —— —
］ｒｒｒｒ＿］］＿］］
功能明确，阅读、调试方便、可扩展性好、可靠性高，采用结构化的程序设计方法来进行本系统软件设计主程序和中断子程序流程图，图３和图４如所
不．
频率和若干指令运算的限制，计数器工作信号频率不能太高，从而导致测量准确度低，可靠性差．
采用ＣＬ／ＰＰＤＦＧＡ的优点是不仅可通过直接
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第２７卷第２期２００７年Ｏ４月
西安工业大学学报
ＪＯＵＲＮＡＬ Ⅺ ’ ＯＦＡＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲｓＴＹ１
Ｖｏ．７Ｎｏ２１２ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ．
Ａｐ．２０ｒ０７
系统．用ＴＭＳ２ＶＣ５２作为核心处理单元，多周期同步测频法为理论基础，采３０５０以结合ＤＰＳ芯片的高精时钟、快速运算的优点，实现了高精度的频率测量，提出了进一步提高测量精度并的方法．用两个定时器和一个外部中断进行测量，Ｐ进行标准频率和被测频率信号的计使ＤＳ

FPGA高精度测量频率研究

ＹｉｎｇＹｕｈａｉ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇＭｏｖｉｅ＆ＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎＶｏｃａｔｉｏｎａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｈｅｆｅｉ２３００２２，Ｃｈｉｎａ）
１前言
在广播发射的调频调幅载波，其频率的稳定是十分必要的，对载波信号频率高精度的测试也是重要的。直接测频方法是最基本且最简单的测频方法两
低温与超导第４２卷第３期
Ｃｒｙｏ．＆Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ
Ｖｏｌ＿４２Ｎｏ．３
ＦＰＧＡ高精度测量频率研究
应毓海
（安徽广播影视职业技术学院信息工程系，合肥２３００２２）
摘要：广播载波频率的精确测量是检测载波频率是否稳定的重要手段。由于常规测量频率的方法存在频率测量前后沿不确定性的问题，使测量结果存在１个字的测量误差。提出了全同步测频法测频，实现了被测信号、标准信号和闸门信号三者同步，从而消除了标准信号的１个字的量化误差。用ＶＨＤＬ语言编写了测频程序，在ＦＰＧＡ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｅｃｉｓｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｒａｄｉｏｃａｒｒｉｅｒｒｆｅｑｕｅｎｃｙｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｍｅａｓｕｒｅｔｏｄｅｔｅｃｔｃａｒｒｉｅｒｒｆｅｑｕｅｎｃｙ．Ｔｈｅｃｏｎ — ｖｅｎｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｏｆｍｅａｓｕｉｒｎｇｒｅｆｑｕｅｎｃｙｅｘｉｓｔｓｔｈｅｕｎｃｅｔｒａｉｎｔｙｐｒｏｂｌｅｍｗｈｉｃｈｗｉｌｌｍａｋｅａｎｉｎａｃｃｕｒａｃｙｅｒｒｏｒｏｆｏｎｅｗｏｒｄ．Ｔｈｉｓｐａ — ｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｅｄｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｅｆｑｕｅｎｃｙｍｅａｓｕｉｒｎｇｍｅｔｈｏｄｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｔｈｒｅｅｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｂｅｔｗｅｅｎｍｅａｓｕｒｅｄｓｉｇｎａｌ，ｓｔａｎｄａｒｄｓｉｇｎａｌａｎｄｔｈｅｇａｔｅｓｉｇｎａ１．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎｌａｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｉｎａｃｃｕｒａｃｙｅｒｒｏｒｏｆｏｎｅｗｏｒｄｗａｓｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ．ＶＨＤＬｌａｎｇｕａｇｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｗｒｉｔｅｔｈｅｒｅｆｑｕｅｎｃｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓｔｈｒｏｕｇｈＦＰＧＡｔｏｒｅｌｉａｚｅｔｈｅｃｏｕｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏ１．ＴｈｅｔｅｓｔｅｄｄａｔａＷｓａｃａｒｒｉｅｄｂｙａｓｅｉｒｌａｌｉｎｅｔｏＡＲＭｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｔｏｃｌｃａｕｌａｔｏｒａｎｄｄｉｓｐｌａｙ．Ｔｈｅｐｒｅｃｉｓｅｒｆｅｑｕｅｎｃｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｆｏｕｒｍｅｄｉｕｍｗａｖｅｃａｒｒｉｅｒｓｗａｓｒｅｌｉａｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＰＧＡ，Ｒａｄｉｏｒｅｆｑｕｅｎｃｙ，Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｅｆｑｕｅｎｃｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ

基于FPGA和单片机的高精度数字频率计的设计与实现

基于FPGA和单片机的高精度数字频率计的设计与实现1. 引言1.1 背景介绍数字计数器是一种广泛应用于科学研究、工程技术和日常生活中的仪器设备，用于测量信号的频率、周期和脉冲数量等。

随着科技的不断发展，对于数字频率计的精度和性能要求也越来越高。

传统的数字频率计主要基于单片机或专用芯片的设计，存在精度受限、功能单一等问题。

而基于FPGA和单片机的高精度数字频率计能够充分发挥FPGA在并行计算和高速数据处理方面的优势，结合单片机的灵活性和易编程性，实现更高精度、更丰富功能的数字频率测量。

本文基于FPGA和单片机，设计并实现了一种高精度数字频率计，具有高度精准、快速响应的特点。

通过软硬件结合的设计思路，实现了数字信号频率的精确测量，同时在硬件设计和软件设计上都进行了详细优化和实现。

系统测试结果表明，该数字频率计具有较高的测量精度和稳定性，在实验中取得了良好的效果和准确的测量数据。

此设计不仅具有实用价值，还对数字频率计的进一步研究和应用具有一定的参考意义。

1.2 研究意义随着科技的发展，对于频率计的要求也越来越高，需要具备更高的精度、更快的响应速度和更广泛的适用范围。

设计和实现基于FPGA 和单片机的高精度数字频率计具有重要的研究意义。

通过本文的研究，可以深入了解数字频率计的工作原理和设计方法，为高精度频率计的研究和应用提供参考和借鉴。

本文的研究成果还可以为提高电子测量仪器的性能，推动数字频率计技术的发展做出重要的贡献。

本文的研究具有重要的理论和实践意义。

1.3 研究现状当前，数字频率计在电子测量领域具有重要的应用价值，其精度和稳定性对于提高测量精度和准确性至关重要。

目前，数字频率计的研究主要集中在硬件设计和软件算法的优化上。

在硬件设计方面，传统的数字频率计主要采用FPGA（现场可编程门阵列）作为核心控制器，实现高速、高精度的频率测量。

通过合理的电路设计和时序控制，可以实现更稳定和准确的频率计算。

在软件设计方面，研究者们致力于优化频率计算算法，提高频率计算的速度和精度。

高精度GPS定位系统设计与研究

高精度GPS定位系统设计与研究摘要：GPS（Global Positioning System）定位技术是一种现代化的全球卫星导航系统，它在交通、军事、地质勘探以及民用领域中有着广泛的应用。

然而，传统的GPS定位系统在精度方面存在一定的限制，因此对于高精度GPS定位系统的设计与研究具有重要意义。

本文通过分析目前广泛应用的高精度GPS定位系统技术，探讨了其原理、构架和关键技术，并对其性能进行了评估和改进。

同时，本文还对未来高精度GPS定位系统的发展趋势进行了展望。

关键词：GPS定位系统、高精度、原理、构架、关键技术、性能评估、发展趋势1. 引言GPS定位系统是一种基于卫星导航的定位技术，通过接收来自卫星的信号来计算接收器的位置。

随着现代科技的不断发展，GPS定位系统的精度也不断提高。

然而，在某些领域，如精密农业、自动驾驶、航空航天等，传统的GPS定位系统精度存在一定的不足。

因此，设计与研究高精度的GPS定位系统成为了现实需求。

2. 高精度GPS定位系统的原理高精度GPS定位系统的原理基本上与传统GPS定位系统相似，但在信号处理、数据融合和算法改进方面进行了优化。

高精度GPS定位系统通过接收来自多颗卫星的信号，并利用测量学方法来计算接收器的位置信息。

具体来说，高精度GPS定位系统通过解算卫星发射信号与接收器接收信号之间的距离差，利用多个卫星的信号进行三角定位，以提高定位的精度。

3. 高精度GPS定位系统的构架高精度GPS定位系统的构架包括接收机、卫星、用户终端和数据处理设备。

接收机负责接收卫星信号，并对信号进行处理和解算。

卫星通过发送信号来提供定位信息。

用户终端接收接收机解算得到的定位信息，并将其用于实际应用。

数据处理设备负责对接收到的卫星信号进行处理和计算，以提高GPS定位的精度。

4. 高精度GPS定位系统的关键技术4.1 多频率信号处理技术传统的GPS定位系统只使用单频GPS信号进行定位。

而高精度GPS定位系统则采用多频GPS信号，通过分析不同频率信号的差异来提高定位的精度。

利用最佳分频实现高精度频率测量

兵工自动化
・６８・
２０ｌ１０９．
ＯｒｎａｅＩｄｕｔｙＡｕｏｍａｉｎｄｎｃｎｓｒｔｔｏ
３（）０９
利用最佳分频实现高精度频率测量
黄盛霖，沈聪辉，赵晓娟，刘润杰（．海军航工程学院科研部，山东烟台２４０；２ｔ６０１．中国人民解放军第９０厂，北京１００）６１００９
ｄｓｄａｔｇｓｏｑａ — ｃｕａｙｆｅｕｎｙｍｅｓｒｍｅｔｉａｖｎａｅｆｅｕｌａｃｒｃｒｑｅｃａｕｅｎｏｅｏｅｉｅｏｏｎｅｓｆｘｄ．ｗｈｓｐｎｔｍｆｃｕｔｒｉｅｉ
ＱＵＡＲＵＳＴ
Ｏ前言
频率是周期信号的一项重要指标。对于周期未
模块和计数器模块３部分构成。）中心控制模块控１
制提供计数器的控制信号，以控制计数器的开启、关闭以及清零，对计数器的数值进行相应的处理，并
摘要：根据频率测量中的主要误差来源，提出利用最佳分频来实现高精度频率测量的方法。针对导弹测量的实际应用，以计数测频法中的等精度测频法为基础，利用最佳分频的２条原则，在ＱＵＡＴＲＵＳ平台上对设计进行仿真。
ｗａｉｌｔｄｏｅｓｓｍｕａｅｎｔｈＱＵＡＴｌｆｒｙｔｅｔｒｃｐｅｆｅｔｒｑｅｃｉｉｉｇｍｅｈｄｂｓｄｏｑａ・ｃｕａｙＲＵＳｐａｏｍｂｔｈｗｏｐｉｉｌｓｓｆｕｎｙｄｖｄｎｔｏａｅｎｅｕｌｃｒｃｎｏｂｅ献标志码：ＡＪ６．

基于FPGA的高精度频率计设计

基于FPGA的高精度频率计设计摘要频率计是一种应用非常广泛的电子仪器，也是电子测量领域中的一项重要内容，而高精度的频率计的应用尤为广泛。

目前宽范围、高精度数字式频率计的设计方法大都采用单片机加高速、专用计数器芯片来实现。

传统的频率测量利用分立器件比较麻烦，精度又比较低，输入信号要求过高，很不利于高性能场合应用。

本论文完成了高精度数字频率计硬件设计和软件设计。

该数字频率计主要包括FPGA和单片机两大部分。

其中FPGA部分又可分为数据测量模块、FPGA和单片机接口模块、FPGA和数码管动态扫描部分。

FPGA部分采用verilog语言编写了电路的各模块电路，选用了当前比较流行的EDA开发软件Quartus II作为开发平台，所有模块程序均通过了编译和功能仿真验证。

对测频系统的设计流程、模型的建立和仿真做出了具体详细的研究，验证了该系统的正确性。

单片机部分采用C51编写了控制软件。

本设计中以FPGA器件作为系统控制的核心，其灵活的现场可更改性，可再配置能力，对系统的各种改进非常方便，在不更改硬件电路的基础上还可以进一步提高系统的性能。

关键词：频率计，单片机，FPGA，电子设计自动化Design of High-accuracy Digital Frequency MeterBased on FPGAABSTRACTFrequency meter is a kind of electronic instrument applied widely. A kind of high-accuracy digital frequency meter is designed based on FPGA in this paper.At present extends the scope,the high accuracy digital frequency meter's design method to use the monolithic integrated circuit to add, the special-purpose counter chip mostly to realize high speed.The design of system hardware and system software is accomplished in the paper. System consists of FGPA and MCU. The circuit based on FPGA includes following some parts: data acquisition module, interface between FPGA and MCU, module scanning number tube. Every circuit module is realized by verilog.The platform of development is Quartus II and all modules procedure is demonstrated by compiling and simulation. Detailed research of design flow, model establishment and system simulation is done. The correctness of the system is demonstrated. The software based on MCU is programmed by C51.In this design takes the systems control by the FPGA component the core, its nimble scene alterability, may dispose ability again, is convenient to system's each kind of improvement, in does not change in hardware circuit's foundation also to be possible to further enhance system's performance.The system has the advantage of high-accuracy and convenience. It’s practicability of frequency meter is well.KEY WORDS: Frequency meter, MCU, FPGA, electronic design automation目录摘要........................................................................................................................................ I ABSTRACT .............................................................................................................................. I I 第1章绪论 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.2.1 频率计的测量方法 (1)1.3EDA技术简介 (3)1.4本论文内容及安排 (4)第2章频率测量方法与原理 (6)2.1直接测频法 (6)2.2利用电路的频率特性进行测量 (7)2.2.1 电桥法测频 (8)2.2.2 谐振法测频 (8)2.2.3 频率—电压转换法测频 (8)2.3等精度测量法 (8)2.4本章小结 (10)第3章系统总体设计方案 (11)3.1频率计系统设计任务与分析 (11)3.1.1 频率计系统设计任务要求 (11)3.1.2 频率计系统设计任务分析 (11)3.2系统总体设计方案 (11)3.3FPGA内部功能模块设计 (12)3.4本章小结 (14)第4章系统的硬件电路设计 (15)4.1FPGA部分的硬件设计 (15)4.1.1 FPGA简介 (15)4.1.2 FPGA芯片的选型 (15)4.2单片机部分的硬件电路设计 (17)4.2.1 单片机的选型原则 (17)4.2.2 单片机控制电路的设计 (18)4.3外围电路设计 (19)4.3.1 键盘接口电路 (19)4.3.2 显示电路 (19)4.3.3 电源电路 (20)4.3.4 信号放大整形电路 (20)4.3.4 其它电路 (21)4.4本章小结 (22)第5章系统的软件设计 (23)5.1VERILOG HDL语言简介 (23)5.2QUARTUS II软件简介 (24)5.3基于EDA技术的设计方法 (25)5.3.1 自底向上的设计方法 (25)5.3.2 自顶向下的设计方法 (26)5.4FPGA内部功能模块设计 (26)5.4.1 D触发器模块 (27)5.4.2 32位高速计数器模块 (28)5.4.3 二选一选择器模块 (29)5.4.4 并—串转换接口模块 (31)5.4.5 串—并转换接口模块 (31)5.4.6 二进制数到8421BCD码转换模块 (32)5.4.7 LED动态扫描显示控制模块 (33)5.5单片机部分的软件设计 (35)5.6本章小结 (36)第6章结论 (37)致谢 (39)参考文献 (40)附录I 顶层原理图 (42)附录II VERILOG程序源代码 (43)基于FPGA的高精度频率计设计 1第1章绪论1.1 研究背景及意义在电子测量技术领域内，频率是一个最基本的参数。

一种基于FPGA的高精度频率测量电路设计

一种基于FPGA的高精度频率测量电路设计摘要：介绍了一种基于FPGA的采用等精度测量方法的频率测量电路设计。

阐述了等精度频率测量的原理与方法，介绍了射频信号调理方法、分频电路设计、高稳晶振的选择与射频信号放大电路设计。

经实际应用证明，该频率测量电路在0.5MHz到1.2GHz频率范围内，频率测量精度可达到5×10-8，符合实际应用的要求。

关键词：FPGA；等精度测量；高稳晶振；信号放大中文引用格式：0 引言频率测量电路广泛应用于通信系统收信机、发信机性能指标测试。

频率是指在单位时间内周期信号变化的次数。

频率通常用符号f来表示，其基本单位为Hz，在无线电技术中，经常使用kHz、MHz以及GHz来作为频率单位[1]。

常用的频率测量方法有直接计数法、模拟内插法与等精度测量法。

等精度测量法首先给出宽度一定的预置闸门脉冲，利用D触发器实现预置闸门时间与被测信号同步从而使闸门时间是被测信号整数倍，同时统计闸门时间内标准信号脉冲个数，从而得到被测信号频率，等精度频率测量存在标准信号±1Hz误差，通过提高标准信号频率可以减小测量误差。

等精度频率测量可以实现整个测试频段等精度测量。

1 等精度测频原理采用等精度测频法实现频率测量，利用两个计数器分别对被测信号和标准时钟进行计数，而且这两个计数器的使能信号是将预制闸门信号经由被测信号同步而产生，保证闸门时间是被测信号周期的整数倍。

因此消除了对被测信号计数所产生的±1Hz误差。

测量原理框图如图1所示。

图1 频率测量原理框图预置闸门时间为T，经过D触发器处理后变为与被测信号同步的实际闸门T1。

标准时钟频率为f0，计数值为N0，被测信号计数值为Nx，被测信号频率为f0×Nx / N0。

被测信号的相对测量误差与闸门时间和标准时钟频率有关，频率测量精度≤1/（T1×f0）。

2 系统软硬件设计系统由硬件与软件两部分组成。

硬件包括FPGA信号处理电路、射频信号输入衰减电路、分频电路、信号调理电路、高稳晶振电路与显示电路。

国家自然科学基金委员会关于发布精密测量物理重大研究计划项目指南的通告-

国家自然科学基金委员会关于发布精密测量物理重大研究计划项目指南的通告正文：---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 国家自然科学基金委员会关于发布精密测量物理重大研究计划项目指南的通告国家自然科学基金重大研究计划遵循“有限目标、稳定支持、集成升华、跨越发展”的总体思路，围绕国民经济、社会发展和科学前沿中的重大战略需求，重点支持我国具有基础和优势的优先发展领域。

重大研究计划以专家顶层设计引导和科技人员自由选题申请相结合的方式，凝聚优势力量，形成具有相对统一目标或方向的项目群，通过相对稳定和较高强度的支持，积极促进学科交叉，培养创新人才，实现若干重点领域或重要方向的跨越发展，提升我国基础研究创新能力，为国民经济和社会发展提供科学支撑。

国家自然科学基金委员会（以下简称自然科学基金委）现公布精密测量物理重大研究计划2013年度项目指南（见附件）。

一、申请条件本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：1.具有承担基础研究课题的经历；2.具有高级专业技术职务（职称）；正在博士后站内从事研究、正在攻读研究生学位以及《国家自然科学基金条例》第十条第二款所列的科学技术人员不得申请。

二、限项规定1.具有高级专业技术职务（职称）的人员，申请或参与申请本次发布的重大研究计划项目与正在承担（包括负责人和主要参与者）以下类型项目合计限为3项：面上项目、重点项目、重大项目、重大研究计划项目（不包括集成项目和指导专家组调研项目）、联合基金项目（指同一名称联合基金项目）、青年科学基金项目、地区科学基金项目、优秀青年科学基金项目、国家杰出青年科学基金项目（申请时不限项）、国际（地区）合作研究项目（特殊说明的除外）、科学仪器基础研究专款项目、国家重大科研仪器设备研制专项（自由申请项目）、优秀国家重点实验室研究专项项目，以及资助期限超过1年的委主任基金项目和科学部主任基金项目等。

高精度测频电路的设计

参考文献
【】龙大，朱兆年，许霞．网高次谐１沈电波有源抑制装置的工业应用，电气传动，１９，２（）９３３５【】克新，周秋茜，王丽娟．ＩＢ２魏ＧＴ门极驱动电路的研究，电气传动，１９，）９７（１【】建雄，华．变电站继电保护的特３叶张点及应用研究，电气应用２０，４０５（）
ｐＪｌ —ｌ — ｌ－ｌｌ干～ｒ－０－ ‘ ｒ … ＿ ¨
４结束语现代电力系统继电保护的发展很迅速，在系统的实现上和以前也大不相同，保护的速度越来越快、集成度越来越高、功能也越来越强，相信随着继电系统软、硬件和网络通信技术的快速发展，今后的继电保护装置在性能上必将达到一个新水平。
器件ＣＬＣｍｐｅｒｇａＰＤ（ｏｌｘＰ ห้องสมุดไป่ตู้ ｒｍｍａｌＬｇｃｂｅｏｉ
Ｄｖｃ）ｅｉｅ，具有集成度高、高速和高可靠性的特点，使频率的测量范围可达到０１～．Ｈｚ图２ｌ方案图一１００ＭＨｚ在本设计中测量信号的频率范围为，０１～１ＭＨｚ测量误差保持在千分之一。Ｔ）便可求得未知被测量Ｔ（Ｔ）．Ｈｚ０，软件开发实现，单片机的测频功能由汇编语或。计数法具有测量精度高、速度快、操作言编程实现。１计数法测量频率的基本原理．简便，直接显示数字，便于与微机结合实现频率的测量方法可分为计数法和模拟法测量过程自动化等一系列优点。模拟法一般３功能电路设计．两类。３１复杂可编程逻辑器件ＣＬ．ＰＤ实现分存在较大的误差。为了实现高精度测频，本计数法就是在一定的时间间Ｔ隔内，对设计中采用计数法测量。在设计中采用单片频周期性脉冲的重复次数进行计数。若周期性机进行测频，单片机外接的晶振可以为系统复杂可编程逻辑器件ＣＬＰＤ是一种可由，提供基准时间，利用汇编语言对单片机进行用户自行定义配置的高密度专用集成电路。脉冲的周期为Ｔ，则计数结果为：周Ｌ结构又类似掩膜编程，其对被测频率信号进行计数，然后它具备阵列型ＰＤ的优点，使Ｅ设计中利用可编程门阵列，因而具有更高的集成度和更期为Ｔ的脉冲加到闸门的输入端，度为Ｔ通过ＬＤ数码管显示测量结果。宽ＤＣ０ｌｘ的门控信号加到闸门的控制端控制闸门的复杂可编程逻辑器件ＣＰＬ（ｍＰｅ强大的逻辑实现能力，使设计变得更加灵活ｒｇａｂｅｏｉｅｉｅ开、闭时间，只有在闸门开通时间Ｔ内闸门ＰｏｒｍｍａｌＬｇｃＤｖｃ）进行分频，和容易实现。３１１ＭＡ０ｏ．．Ｘ７０系列器件才输出计数脉冲到十进制计数器进行计数。不仅使测量精度高，而且可以测量高频率。本设计采用的芯片是Ａｌｅａ公司的ｔｒ在闸门打开前计数器先清零，闸门开通时，ＥＭ７２Ｓ４Ｃ１，Ｐ１８８Ｌ一５它属于ＭＡ７０Ｓ系Ｘ０Ｏ２设计方案．计数器的计数值Ｎ便由Ｔ和Ｔ决定。如果列的芯片。ＴＲＡ的ＭＡＸ系列器件为高ＡＬＥ设计方案如（２）图１Ｔ或Ｔ）已知标准量，Ｔ（Ｔ为未知待（为或）ＣＬ产生分频信号通过ＭＡｐｕＩ速设计应用提供了非常高的性价比，ＭＡＸＰＤＸ＋ｌｓＩ测量，那么从计数Ｎ和已知标准量Ｔ（或

高精度sigma-delta ADC的研究与设计

高精度sigma-delta ADC的研究与设计高精度sigma-delta ADC的研究与设计摘要：随着现代通信技术的发展，对高精度的模拟-数字转换（ADC）器件的需求日益增加。

sigma-delta ADC作为一种高精度、高速的转换器，在各个领域得到了广泛的应用。

本文将对高精度sigma-delta ADC的研究与设计进行探讨。

首先，概述了sigma-delta ADC的基本原理，并深入剖析了其优缺点。

然后，详细介绍了sigma-delta ADC的设计流程，包括模拟前端设计、数字滤波器设计、数字后处理等方面。

最后，通过实际案例验证了设计的可行性和有效性。

本文旨在为高精度sigma-delta ADC的研究与设计提供参考，希望能够对相关领域的研究人员提供一定的帮助。

一、引言近年来，模拟-数字转换技术在通信、医疗、工业控制等领域得到了广泛的应用。

高精度的ADC器件是实现这些应用的关键。

sigma-delta ADC由于其高精度、高动态范围、低功耗等优点，成为了各领域广泛采用的ADC芯片。

本文将对高精度sigma-delta ADC进行研究与设计，以满足近年来对高精度ADC的需求。

二、sigma-delta ADC的基本原理sigma-delta ADC是一种基于过采样和噪声整形的ADC技术。

其基本原理是通过将输入信号过采样，并利用高阶模拟滤波器抑制高频噪声，将输入信号的动态范围转移到更低频率范围内，从而增加了ADC的分辨率。

sigma-delta ADC主要分为模拟前端和数字后端两个部分，通过这两个部分的协同工作，实现了高精度的模拟-数字转换。

三、sigma-delta ADC的优缺点1. 优点：（1）由于过采样和高阶滤波器的使用，sigma-delta ADC具有较高的分辨率和动态范围；（2）sigma-delta ADC可以利用硬件结构的优化和数字滤波器的后处理，实现较高的抗干扰能力；（3）sigma-delta ADC的功耗较低，适用于低功耗应用。

卫星测控技术研究——频率测量与时差测量的优化设计

卫星测控技术研究——频率测量与时差测量的优化设计1. 引言：卫星测控技术的重要性和应用背景卫星测控技术是现代航天领域不可或缺的一部分，其在导航、通信、气象等领域都起着至关重要的作用。

频率测量和时差测量是卫星测控技术中两个重要的任务，通过对这两个参数的精确测量，可以实现对卫星的精确控制和定位。

2. 频率测量的优化设计2.1 定义与原理频率测量是指对卫星信号的频率进行精确测量的过程。

卫星信号的频率是其运行状态和性能的重要指标之一，通过频率测量可以了解卫星的运行状态以及进行故障诊断和性能优化。

2.2 优化设计方法为了提高频率测量的准确性，可以采取以下优化设计方法：（1）选用高精度的频率计：选择具有高精度和稳定性的频率计设备，以确保测量的准确性和稳定性。

（2）采用多普勒修正技术：卫星在运行过程中受到多普勒效应的影响，可以通过采用多普勒修正技术来消除多普勒效应对频率测量的影响，提高测量的准确性。

（3）外部参考信号校准：通过接收外部参考信号，对频率测量设备进行校准，提高测量的准确度和稳定性。

3. 时差测量的优化设计3.1 定义与原理时差测量是指对卫星信号在传输过程中所经历的时间差进行测量的过程。

卫星信号的传输时间差是确定卫星位置和进行时间同步的重要参数，通过时差测量可以实现对卫星位置和时间的准确测量。

3.2 优化设计方法为了提高时差测量的准确性，可以采取以下优化设计方法：（1）采用高精度的时钟设备：选择具有高精度和稳定性的时钟设备，以确保测量的准确性和稳定性。

（2）引入同步校准技术：通过引入同步校准技术，对时差测量设备进行校准，提高测量的准确度和稳定性。

（3）使用多普勒修正算法：卫星信号在传输过程中可能受到多普勒效应的影响，可以通过使用多普勒修正算法来消除多普勒效应对时差测量的影响，提高测量的准确性。

4. 总结卫星测控技术中的频率测量和时差测量是实现对卫星精确控制和定位的重要手段。

通过优化设计频率测量和时差测量的方法，可以提高测量的准确性和稳定性，从而提高卫星的运行效率和性能。