一种异频信号全数字比相方法和系统

本技术涉及比相测量，特别是涉及一种异频信号全数字比相方法和系统。

背景技术：

1、比相技术在电子信息领域是一项较为常规的技术，测量接收信号与发射信号（参考频率信号）之间的微小的频率和相位波动需要通过比相测量，在雷达、通信、声纳、导航及其他一些电子信息领域所常用的一项技术。

2、需要对信号微小的频率和相位波动进行测量，传统的方法一般是通过精度较高的频率计来测量，但是此方法只能测量频率波动，对于相位的波动没办法测量。

3、如果要同时对频率和相位波动进行测量，一般采用双混频时差法，该方法主要采用混频技术将较高的频率变换到较低的频率，同时抵消公共振荡频率对系统指标的影响，但是该方法一般是对同频率的信号进行比相测量。

4、目前，全数字比相技术近年来成为主流研究方向，但是该技术受到采样率的影响，测量范围有限，另外对于不同频率的信号进行比相时难以完全消除公共振荡器的影响，从而影响比相的指标。

5、如果需要对于频率较高的信号进行比相的时候，往往需要下变频，但是下变频需要用到参考频率信号，参考频率信号没办法为理想信号，因此势必会影被测频率信号。另外比相测量对于两路不同频率的频率信号进行测量时，难以抵消公共振荡器对系统指标的影响，从而影响比相的精度和可信度。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种异频信号全数字比相方法和系统。

2、一种异频信号全数字比相方法，所述方法包括：

3、将第一参考信号和被测信号分别进行过采样，得到第一参考信号数字量和被测信号数字量；其中两个采样时钟均是公共震荡器提供的，第一参考信号和被测信号的频率不相同，第一参考信号的初始相位为0。

4、将第一参考信号数字量和被测信号数字量分别与第一dds信号和第二dds信号进行混频，得到第一混频信号和第二混频信号；其中第一dds信号和第二dds信号是由公共振荡器频率所生成的同源dds信号。

5、将第一混频信号和第二混频信号分别进行低通滤波、抽取滤波、相位解算，得到第一参考信号相位和被测信号相位。

6、将第一参考信号相位和被测信号相位分别进行比例放大使两个相位信号中与公共振荡器的相位波动值相关的项相同，将放大处理后的被测信号相位与放大处理后的第一参考信号相位相减，得到相位差。

7、在其中一个实施例中，第一dds信号和第二dds信号分别为：

8、；

9、；

10、其中，为第一dds信号，为第二dds信号，为采样数据点序号，为过采样周期，为公共振荡器的频率值，分别第一参考信号和被测信号的频率，分别为第一参考信号和被测信号的频率波动值；为公共振荡器的相位波动值。

11、其中一个实施例中，抽取滤波后的信号为：

12、；

13、；

14、其中，分别为抽取滤波后的第一参考信号和被测信号；为被测信号的初始相位。

15、其中一个实施例中，相位差为：

16、；

17、其中，为测量的被测信号的相位波动。

18、一种异频信号全数字比相系统，系统包括：两个相位测量支路、dds模块、公共振荡器以及求相位差模块。

19、相位测量支路包括adc模块、混频器、低通滤波器、抽取滤波器、相位解算模块以及比例模块。

20、第一个相位测量支路用于采用adc模块对接收的第一参考信号进行过采样，采用混频器对第一参考信号的过采样信号和第一dds信号进行混频，然后采用低通滤波器、抽取滤波器进行滤波后，采用相位解算模块进行处理，得到第一参考信号的相位，将第一参考信号的相位通过比例模块处理后，输入到求相位差模块。

21、第二个相位测量支路用于采用adc模块对接收的被测信号进行过采样，采用混频器对被测信号的过采样信号和第二dds信号进行混频，然后采用低通滤波器、抽取滤波器进行滤波后，采用相位解算模块进行处理，得到被测信号的相位，将被测信号的相位通过比例模块处理后，输入到求相位差模块；第一参考信号和被测信号的频率不相同，第一参考信号的初始相位为0。

22、求相位差模块用于将放大处理后的被测信号相位与放大处理后的第一参考信号相位相减，得到相位差。

23、公共振荡器用于给dds模块提供频率源，还用于给两个adc模块提供采样时钟。

24、dds模块用于根据频率源生成第一dds信号和第二dds信号。

25、一种适用于高频信号的异频信号全数字比相方法，方法包括：

26、对第二参考信号进行过采样，对高频被测信号进行欠采样，得到第二参考信号数字量和高频被测信号数字量；其中两个采样时钟均是公共震荡器提供的，第二参考信号和高频被测信号的频率不相同，第二参考信号的初始相位为0。

27、将第二参考信号数字量和高频被测信号数字量分别与第三dds信号和第四dds信号进行混频，得到第三混频信号和第四混频信号；其中第三dds信号和第四dds信号是根据第一公共振荡器频率所生成的同源dds信号。

28、将第三混频信号和第四混频信号分别进行低通滤波、抽取滤波、相位解算，得到第二参考信号相位和高频被测信号相位。

29、将第二参考信号相位和高频被测信号相位分别进行比例放大使两个相位信号中与公共振荡器的相位波动值相关的项相同，将放大处理后的被测信号相位与放大处理后的第二参考信号相位相减，得到相位差。

30、其中一个实施例中，第三dds信号和第四dds信号分别为：

31、；

32、；

33、其中，为第三dds信号，为第四dds信号，为采样数据点序号，为欠采样周期，为第一公共振荡器的频率值，分别第一参考信号和被测信号的频率，分别为第二参考信号和高频被测信号的频率波动值；为第一公共振荡器的相位波动值。

34、其中一个实施例中，抽取滤波后的信号为：

35、；

36、；

37、其中，分别为抽取滤波后的第二参考信号和高频被测信号；为高频被测信号的初始相位。

38、其中一个实施例中，相位差为：

39、；

40、其中，为测量的高频被测信号的相位波动。

41、一种适用于高频信号的异频信号全数字比相系统，系统包括：第三相位测量支路、第四相位测量支路、第一dds模块、第一公共振荡器以及第一求相位差模块。

42、第三相位测量支路和第四相位测量支路均包括第一adc模块、第一混频器、第一低通滤波器、第一抽取滤波器、第一相位解算模块以及第一比例模块。

43、第三相位测量支路用于采用第一adc模块对接收的第二参考信号进行过采样，采用第一混频器对第二参考信号的过采样信号和第三dds信号进行混频，然后采用第一低通滤波器、第一抽取滤波器进行滤波后，采用第一相位解算模块进行处理，得到第二参考信号的相位，将第二参考信号的相位通过第一比例模块处理后，输入到第一求相位差模块。

44、第四相位测量支路用于采用第一adc模块对接收的高频被测信号进行欠采样，采用第一混频器对高频被测信号的欠采样信号和第四dds信号进行混频，然后采用第一低通滤波器、第一抽取滤波器进行滤波后，采用第一相位解算模块进行处理，得到高频被测信号的相位，将高频被测信号的相位通过第一比例模块处理后，输入到第一求相位差模块；第二参考信号和高频被测信号的频率不相同，第一参考信号的初始相位为0。

45、第一求相位差模块用于将放大处理后的被测信号相位与放大处理后的第一参考信号相位相减，得到相位差。

46、第一公共振荡器用于给第一dds模块提供频率源，还用于给两个第一adc模块提供采样时钟。

47、第一dds模块用于根据频率源生成第三dds信号和第四dds信号。

48、上述一种异频信号全数字比相方法和系统，所述方法包括：将第一参考信号和被测信号分别进行过采样、混频低通滤波、抽取滤波、相位解算，得到第一参考信号相位和被测信号相位；将第一参考信号相位和被测信号相位分别进行比例放大使两个相位信号中与公共振荡器的相位波动值相关的项相同，将放大处理后的被测信号相位与放大处理后的第一参考信号相位相减，得到相位差。本方法采用基于奈奎斯特采样率的全数字比相测量信号处理方法，解决了异频信号的测量问题，有效抵消公共振荡器的影响，提升测量本底水平。