快速測頻技術(shù)在跳頻檢測中的應(yīng)用

1 引 言
　　測量跳頻電臺參數(shù)一般要求快捷、準(zhǔn)確，如某型超短波跳頻電臺，跳速約200跳／秒，頻率穩(wěn)定度±10－6，那么，為對其進(jìn)行測試，比如測試跳頻頻譜，我們的檢測設(shè)備必需在每個波道頻率點穩(wěn)定的很短的駐留時間（該型電臺約5ms）內(nèi)測出其頻率，同時，精度要高于電臺本身的頻率穩(wěn)定度至少一個數(shù)量級才可靠。也就是說，檢測設(shè)備要有快速高精度測頻的能力。在1ms時間內(nèi)測頻精度達(dá)到1×10－8。為此，我們所用的檢測設(shè)備采用了等精度測頻加內(nèi)插擴(kuò)展的辦法，可以保證在整個測試范圍內(nèi)有相同的精度，在小于駐留時間的時間閘門上能達(dá)到系統(tǒng)要求的精度。具體實現(xiàn)時將數(shù)字電路集成到一片可編程邏輯器件中，減小了體積和功耗，提高了性能。
2　快速高精度測頻技術(shù)
　　即用內(nèi)插來減小計數(shù)誤差的等精度測頻法。它采用多周期同步測量，在整數(shù)個被測信號周期內(nèi)對頻標(biāo)信號計數(shù)，在整個頻率測量范圍內(nèi)有相同的精度和分辨率。再加上內(nèi)插擴(kuò)展的作用，使之在電臺的全部工作頻率上都有較高的精度。圖1是等精度測頻和內(nèi)插擴(kuò)展提高測頻精度的原理。
　　計數(shù)閘門在測頻預(yù)置門打開后的第一個被測信號的有效沿到來后才開啟，計數(shù)器N0（表示對標(biāo)頻的計數(shù)）、Nx（表示對被測信號的計數(shù)）開始計數(shù)；到時間預(yù)定值時，預(yù)置門關(guān)閉，但此時計數(shù)閘門仍未關(guān)閉，計數(shù)器N0、Nx是在此后緊接著的下一個被測信號有效沿到來后才關(guān)閉計數(shù)閘門，停止計數(shù)。實際閘門為T，保證被測信號與閘門時間同步。顯然，在時間T內(nèi)兩個計數(shù)器的值分別為：
　　Nx＝Fx×T，　　N0＝F0×T，
所以，被測信號

　　信號與閘門時間同步保證了閘門時間T等于被測信號周期的整數(shù)倍，計數(shù)值Nx沒有±1計數(shù)誤差，所以，等精度測頻的誤差表示為：

兩項中因標(biāo)頻信號F0精度很高，誤差△F0／F0很小，所以，另用內(nèi)插擴(kuò)展來減小N0計數(shù)誤差對測頻精度帶來的影響。
　　內(nèi)插擴(kuò)展要測出量化單位以下的尾數(shù)。它實際上要進(jìn)行三項測量：（1）同步門開啟后第一個標(biāo)頻和門關(guān)閉后第一個標(biāo)頻間的時間間隔，（即圖1中的N0·T0）；（2）同步門開啟和第一個進(jìn)入計數(shù)器的標(biāo)頻間的時間間隔T1；（3）同步門關(guān)閉和緊隨后的標(biāo)頻間的時
間間隔T2。N0·T0是被測時間間隔內(nèi)計得的N0個標(biāo)頻脈沖的時間。

　　T1和T2的測量是先用擴(kuò)展器將它們放大1000倍，用“起始”擴(kuò)展器在T1時間內(nèi)用一恒流源將一電容充電；隨后，以充電時間T1的999倍的放電時間放電到電容原電平，擴(kuò)展器的控制門由起始脈沖開啟，在電容恢復(fù)至原電平時關(guān)閉。圖2表示了擴(kuò)展器的原理。其電容放電到原電平的時間與恒流源直接相關(guān)。擴(kuò)展器控制的開門時間是T1的1000倍，即＝T1＋999T1＝1000T1；在時間內(nèi)計得標(biāo)頻脈沖數(shù)為N1，＝N1T0，故T1＝N1T0／1000。類似地，用所謂“終止”擴(kuò)展器將T2擴(kuò)大1000倍，T2＝N2T0／1000。由圖1可見，N0·T0與被測的T的差別僅在于多計了T2少計了T1，故有：

可見，用內(nèi)插技術(shù)，雖然測N1、N2時±1字誤差依然存在，但其相對大小可縮小為原來的1／1000，使計數(shù)器的分辨力提高三個量級。利用此原理測得T、T1、T2和本時間間隔內(nèi)的被測信號周期數(shù)Nx，就能通過計算得到周期Tx或頻率fx：

　　所以，我們可以在1 MHz～100MHz范圍內(nèi)，最小閘門時間為1ms時，實現(xiàn)測頻精度為10－8，滿足對跳頻的測試要求。
3　快速測頻應(yīng)用于跳頻電臺測試
　　應(yīng)用此項技術(shù)可以檢測跳頻電臺的多項參數(shù)。一方面能直接測出跳頻帶寬、跳頻頻譜等頻率值，同時也能與測時電路一起測出信道切換時間、AGC特性等時間值。

　　圖3是跳頻測試示意圖，由圖3可知，電臺的換頻信號一方面啟動電臺的換頻過程，另一方面啟動測時通道中計數(shù)器和測頻通道的延時器開始工作。正常情況下，測頻通道的延時結(jié)束時換頻過程早已結(jié)束。換頻過程結(jié)束促使鑒相電路輸出最后一個鎖存脈沖去鎖存測時通道的計數(shù)值，此計數(shù)值轉(zhuǎn)化為時間值即是換頻時間；同時，測頻通道延時結(jié)束時換頻也結(jié)束了，測頻通道立刻進(jìn)入測頻過程，測頻閘門約2ms。在下一個換頻脈沖到來之前，把本次測得的表示時間和頻率的數(shù)據(jù)通過接口傳給主機(jī)。這個測頻（時）過程一直持續(xù)到事前設(shè)置的條件得到滿足。表示為圖4。

　　如果某些測試項目只要求頻率值或時間值，那么，測試過程可以簡化，主機(jī)間通信接口的壓力也將隨之緩解。
4　結(jié)束語
　　用這種技術(shù)測試現(xiàn)有的跳頻電臺的某些參數(shù)，只需從電臺中另引出一根換頻控制線，對現(xiàn)有電臺的改動很小，不影響電臺的工作，可行性強(qiáng)?？焖?a class="contentlabel" href="http://www.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/測頻技術(shù)">測頻技術(shù)在現(xiàn)代通信測試中有廣泛的應(yīng)用，這里只說明了在跳頻測試中的一點應(yīng)用，將其推廣會有廣闊的應(yīng)用面。