时间间隔分析仪研究

后一个测量值获得后处理测量结果，而不是测量过程与处理过程交叉进行。这种背靠背的测量是无间隔测量的实质，一连串的无间隔测量值称为一个数据块，在一个数据块内不可能丢失信号的任何信息。除了第一次和最后一次测量外，对于每一次的测量，第i次测量的起始采样点与第i-1次的终止采样点是同一个，结果就使得不同次测量的误差总是相关的，这就提高了求平均的性能。在测量的块之间无间隔计数器具有空载时间，在此期间，这些测量值被处理。
无间隔测量的频率估值实际上是一连串的估计值，通过下式来计算，类似于传统的估计方式：
 
信号的任何频率不稳定性被包括在该频率估计数据中。对于稳态信号，给定等效的测量次数，无间隔测量的频率估值也比传统测量的估值更加精确，这是由于无间隔计数没有空载时间。无间隔测量技术能够求更多测量值的平均值，因此能给出单位时间内更高的频率分辨率（数据位），该参数在大多数系统中是很重要的。
图3给出了无间隔计数器的实现方案。
 

该方案中，第一个M位计数器是一个二进制编码的同步计数器，并且带有M位的数据第M位（最高有效位）用来驱动下一级的低速计数器，该计数器可以是脉动计数器或同步它也具有自己的数据锁存器。
当读命令有效时，它直接锁存M位计数器的计数值。但是，它并不直接激活低速计委存器，而是和第M位触发的单稳产生的脉冲进行与运算。处在脉冲宽度内的读命令无效，计数器的读操作直到脉冲终止才有效。其它的读命令立即激活第二个锁存器。使用R-s自免重复锁存第二个计数器。
由于第二个计数器是由第M位触发的，因此在触发之后将开始动作并且在适当的时间稳定下来。该计数器的读操作将被延迟tr，所以设计了一个由第M位触发的单稳触发器，tI时间内的读操作无效。单稳触发器的脉宽tp设计成大于稳定时间小子信号最小输入周倍，选择满足此条件的最小的M值。时间关系总结如下：
 
这里
tr=第二个计数器的稳定时
tp=单稳触发器的脉宽
fsmax=最大采样率
fmax =最大计数频率
M=同步计数器的位数
最大计数速率不受第二个计数器的速度和位数影响，并且整个计数器能以标准二进制编码动态读取。只要采样率低于1/tp，读命令之后紧接的事件就能确保产生新的有效的读操作。所允许的采样率与输入信号无关。
之所以称它为无间隔计数器，是因为在读取它时，计数器一直监视信号而没有空载时间存在。

3.2延迟内插技术
时间间用分听仪使用起时内指法来提高时间间隔分辨率。如图4所示，事件锁存信号和时基同步产生时间锁存信号，这两个信号进入由N个D触发器和N个延迟块组成的延迟单元组，分成N个相等时间间隔步进级。每一级确定一个时间量化单位。
内插的实现过程：假定每一级延迟块延迟时间为tps，当事件锁存信号（上升沿）到来后，每隔Tbs，此上升沿通过一个延迟块（这个延迟块对应的延迟单元中D触发器的数据端为逻辑‘1’），到达下一个延迟单元。时间锁存信号作为所有延迟单元中D触发器时钟端，当时间锁存信号（上升沿〉到来时，所有延迟单元中D触发器的数据端状态被锁定，锁定后D触发器输出逻辑‘1’的个数量化了两个锁存信号之间的时间间隔。触发器输出一种温度计（thermometer）码，该码被转换成二进制周同事件计数信和时间计数信一起在他在硝程系统中。量化过程中的时序关系如图5所示。与其它时间-数字（time-digital）转换器相比，这种内插技术的优点在于：它的转换率比较高，适用于实时测量系统中；另外，这种内插技术中不使用复杂的时间-幅度转换电路，使得电路简捷。

 

4、结论

相位数字化方法是捕捉和分析许多扩频信号的有效方法。与幅度数字化相比，它更经济、准确，且能在宽的频率范围内对信号进行捕捉。本文提出的时间间隔分析仪原理框图，方案合理可行，根据此原理已经成功研制出了VXI总线时间间隔分析仪实用化模块。无间隔测量方法的成功实现，为测量频率和时间间隔的变化提供了更为先进的测量手段，能够有效地测量信号的时变特性。延迟内插技术成功在实现了微小时间间隔的测量，大大提高了测时分辨率；并且这种方法转换率比较高，不使用复杂的时间-幅度转换电路使得电路简捷。

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