基于异频信号群相位量子化处理及其关键技术的研究

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1、科技大学(或创新性)声明德，本人声明所呈交的论文是我个人在成果。尽我所知，除了文中特别加以标包含其他人已经发表或撰写过的研究成其它教育机构的学位或证书而使用过的的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的相关责任。本人签名：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复

2、制手段保存论文。本人签名：导师签名：丝圆单麓信号的测量、比对、控制是建立在相互关系的基础之上的，所以从信号的相互关系入手来考察获得高精度的特性的内容是很有必要的。传统的高精度的处理方法是建立在信号连续相位(或者频率)比对处理、频率的归一化等途径的基础上即通常的相位比对和处理均要求频率标称值相等或者具有较为严格的相互频率关系。在某些情况下，为了在宽的频率范围或者特定的频率标称值不同的频率信号之间进行比对，还必须引入复杂的频率变换，这样就限制了相位比对的精度和应用的广泛性。近年来，国外在这方面技术的发展，一方面借助于微电子技术的发展从线路上进行改进，另

3、一方面借助于微处理技术从算法上进行优化。但是传统的最具有发展潜力的时频信号处理技术通常采用的是相位处理的方法。这里，无论采用了哪些算法和处理方法都是建立在同频信号的基础上才能进行的相位比对；对于有频率差别的信号只能通过频率变换等方法进行处理。因此，如果在宽的频率范围要完成测量中所必须的相位比对就必须结合使用高精度的频率合成器。这样不但设备复杂，而且在各变换环节容易引入合成线路的附加误差，这是传统的相位处理方法不可避免的缺陷。而在本论文中，这些缺陷会在异频信号的一系列新概念和理论的支持下发生根本性的改变并可以有效地得到解决。这些新的概念和理论包括相位

4、量子、群相位量子、相位差群、群相位差、群相移、群周期、群同步、群周期相位比对及群相位控制等，它们是建立在异频信号间的最大公因子频率、最小公倍数周期、等效鉴相频率、量化相移分辨率等表征相互频率关系的重要参数基础之上的，所以异频信号间的群相位量子化处理的方法更适合于高精度的频率信号处理，其关键技术可能会影响到时频测控技术的发展。因此，基于群相位量子化的相关概念及相应的信号处理方案把信号之间必须基于同频才能进行的测量、比对、处理及控制推广到了更具有普遍意义的任意频率信号之间，这方面的贡献主要包括以下几点：1．根据异频信号之间最基本的相位关系，提出了群相位

5、量子的基本概念并深入分析了群相位差变化的基本规律、群相位量子的特点以及基于群相位重合检测消除±1个计数误差的根源。将这些新概念及其特点用于时频信号的测量和处理中，结合群相位重合点及其检测的基本理论，能够获得高的测量分辨率。2．在群相位量子等群概念的基础上，提出了群周期相位比对的方法。该方法揭示了周期性信号相互间的固有关系及相位差变化的规律，把这些规律应用率信号相互关系的处理中，无须频率归一化也可完成相互间的相位比对及处基于异频信号的群相位量子化处理及其关键技术研究实验结果表明了该方法的科学性和先进性，以群相位量子为基础的测量、比对及控制可以达到10

6、。1z，s量级的分辨率。3．在群周期相位比对技术的基础上，提出了一种基于异频相位处理的高精度频率测量方法。利用群相位量子变化的规律性及异频信号间群相位重合点的分布规律，在两群相位重合点处建立测量闸门，克服了传统频率测量中存在的±1个计数误差的问题。通过脉宽调整电路减少相位重合点簇中的脉冲个数并借助相位控制电路有效地捕捉最佳相位重合点，进而降低实际测量闸门开启和关闭的随机性，大大提高了系统的测量精度。为了保证任意信号的可测量性，同时提出了一种具有自适应能力的频率测量方案。通过引入DDS，以被测信号的粗测值为参考自动合成一个与被测信号具有一定频率关系的

7、频标信号，确保被测信号与频标信号具有相位关系的可控性，使系统最终实现了在宽范围内任意频率信号的高精度测量。在此基础上，如果改进DDS输出信号的稳定度，降低系统的本底噪声，提高群相位重合点捕捉的准确度，进一步完善群相位量子处理中存在的问题，则获得皮ps量级以上的超高测量分辨率是完全有可能的。实验结果表明其实际测量精度可达到10。13，s量级，与传统频率测量系统相比，新方案具有测量精度高，电路结构简单，成本低廉及系统稳定性高的优点。。4．根据信号间的频率关系及群相位差周期性变化的规律性，提出了一种基于异频相位处理的相位噪声测量系统。通过异频鉴相获取相位

8、差信息，经低通滤波及相关信号处理后得到参考源的压控信号，进而实现相位锁定并在锁定后提取被测信号的相位噪声信息，然后送入频谱