快速測(cè)頻技術(shù)在跳頻檢測(cè)中的應(yīng)用

1 引 言
　　測(cè)量跳頻電臺(tái)參數(shù)一般要求快捷、準(zhǔn)確，如某型超短波跳頻電臺(tái)，跳速約200跳／秒，頻率穩(wěn)定度±10－6，那么，為對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，比如測(cè)試跳頻頻譜，我們的檢測(cè)設(shè)備必需在每個(gè)波道頻率點(diǎn)穩(wěn)定的很短的駐留時(shí)間（該型電臺(tái)約5ms）內(nèi)測(cè)出其頻率，同時(shí)，精度要高于電臺(tái)本身的頻率穩(wěn)定度至少一個(gè)數(shù)量級(jí)才可靠。也就是說(shuō)，檢測(cè)設(shè)備要有快速高精度測(cè)頻的能力。在1ms時(shí)間內(nèi)測(cè)頻精度達(dá)到1×10－8。為此，我們所用的檢測(cè)設(shè)備采用了等精度測(cè)頻加內(nèi)插擴(kuò)展的辦法，可以保證在整個(gè)測(cè)試范圍內(nèi)有相同的精度，在小于駐留時(shí)間的時(shí)間閘門(mén)上能達(dá)到系統(tǒng)要求的精度。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)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(cè)頻技術(shù)
　　即用內(nèi)插來(lái)減小計(jì)數(shù)誤差的等精度測(cè)頻法。它采用多周期同步測(cè)量，在整數(shù)個(gè)被測(cè)信號(hào)周期內(nèi)對(duì)頻標(biāo)信號(hào)計(jì)數(shù)，在整個(gè)頻率測(cè)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(tái)的全部工作頻率上都有較高的精度。圖1是等精度測(cè)頻和內(nèi)插擴(kuò)展提高測(cè)頻精度的原理。
　　計(jì)數(shù)閘門(mén)在測(cè)頻預(yù)置門(mén)打開(kāi)后的第一個(gè)被測(cè)信號(hào)的有效沿到來(lái)后才開(kāi)啟，計(jì)數(shù)器N0（表示對(duì)標(biāo)頻的計(jì)數(shù)）、Nx（表示對(duì)被測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)）開(kāi)始計(jì)數(shù)；到時(shí)間預(yù)定值時(shí)，預(yù)置門(mén)關(guān)閉，但此時(shí)計(jì)數(shù)閘門(mén)仍未關(guān)閉，計(jì)數(shù)器N0、Nx是在此后緊接著的下一個(gè)被測(cè)信號(hào)有效沿到來(lái)后才關(guān)閉計(jì)數(shù)閘門(mén)，停止計(jì)數(shù)。實(shí)際閘門(mén)為T(mén)，保證被測(cè)信號(hào)與閘門(mén)時(shí)間同步。顯然，在時(shí)間T內(nèi)兩個(gè)計(jì)數(shù)器的值分別為：
　　Nx＝Fx×T，　　N0＝F0×T，
所以，被測(cè)信號(hào)

　　信號(hào)與閘門(mén)時(shí)間同步保證了閘門(mén)時(shí)間T等于被測(cè)信號(hào)周期的整數(shù)倍，計(jì)數(shù)值Nx沒(méi)有±1計(jì)數(shù)誤差，所以，等精度測(cè)頻的誤差表示為：

兩項(xiàng)中因標(biāo)頻信號(hào)F0精度很高，誤差△F0／F0很小，所以，另用內(nèi)插擴(kuò)展來(lái)減小N0計(jì)數(shù)誤差對(duì)測(cè)頻精度帶來(lái)的影響。
　　內(nèi)插擴(kuò)展要測(cè)出量化單位以下的尾數(shù)。它實(shí)際上要進(jìn)行三項(xiàng)測(cè)量：（1）同步門(mén)開(kāi)啟后第一個(gè)標(biāo)頻和門(mén)關(guān)閉后第一個(gè)標(biāo)頻間的時(shí)間間隔，（即圖1中的N0·T0）；（2）同步門(mén)開(kāi)啟和第一個(gè)進(jìn)入計(jì)數(shù)器的標(biāo)頻間的時(shí)間間隔T1；（3）同步門(mén)關(guān)閉和緊隨后的標(biāo)頻間的時(shí)
間間隔T2。N0·T0是被測(cè)時(shí)間間隔內(nèi)計(jì)得的N0個(gè)標(biāo)頻脈沖的時(shí)間。

　　T1和T2的測(cè)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(shí)間內(nèi)用一恒流源將一電容充電；隨后，以充電時(shí)間T1的999倍的放電時(shí)間放電到電容原電平，擴(kuò)展器的控制門(mén)由起始脈沖開(kāi)啟，在電容恢復(fù)至原電平時(shí)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(shí)間與恒流源直接相關(guān)。擴(kuò)展器控制的開(kāi)門(mén)時(shí)間是T1的1000倍，即＝T1＋999T1＝1000T1；在時(shí)間內(nèi)計(jì)得標(biāo)頻脈沖數(shù)為N1，＝N1T0，故T1＝N1T0／1000。類(lèi)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(jiàn)，N0·T0與被測(cè)的T的差別僅在于多計(jì)了T2少計(jì)了T1，故有：

可見(jiàn)，用內(nèi)插技術(shù)，雖然測(cè)N1、N2時(shí)±1字誤差依然存在，但其相對(duì)大小可縮小為原來(lái)的1／1000，使計(jì)數(shù)器的分辨力提高三個(gè)量級(jí)。利用此原理測(cè)得T、T1、T2和本時(shí)間間隔內(nèi)的被測(cè)信號(hào)周期數(shù)Nx，就能通過(guò)計(jì)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(mén)時(shí)間為1ms時(shí)，實(shí)現(xiàn)測(cè)頻精度為10－8，滿足對(duì)跳頻的測(cè)試要求。
3　快速測(cè)頻應(yīng)用于跳頻電臺(tái)測(cè)試
　　應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)可以檢測(cè)跳頻電臺(tái)的多項(xiàng)參數(shù)。一方面能直接測(cè)出跳頻帶寬、跳頻頻譜等頻率值，同時(shí)也能與測(cè)時(shí)電路一起測(cè)出信道切換時(shí)間、AGC特性等時(shí)間值。

　　圖3是跳頻測(cè)試示意圖，由圖3可知，電臺(tái)的換頻信號(hào)一方面啟動(dòng)電臺(tái)的換頻過(guò)程，另一方面啟動(dòng)測(cè)時(shí)通道中計(jì)數(shù)器和測(cè)頻通道的延時(shí)器開(kāi)始工作。正常情況下，測(cè)頻通道的延時(shí)結(jié)束時(shí)換頻過(guò)程早已結(jié)束。換頻過(guò)程結(jié)束促使鑒相電路輸出最后一個(gè)鎖存脈沖去鎖存測(cè)時(shí)通道的計(jì)數(shù)值，此計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)化為時(shí)間值即是換頻時(shí)間；同時(shí)，測(cè)頻通道延時(shí)結(jié)束時(shí)換頻也結(jié)束了，測(cè)頻通道立刻進(jìn)入測(cè)頻過(guò)程，測(cè)頻閘門(mén)約2ms。在下一個(gè)換頻脈沖到來(lái)之前，把本次測(cè)得的表示時(shí)間和頻率的數(shù)據(jù)通過(guò)接口傳給主機(jī)。這個(gè)測(cè)頻（時(shí)）過(guò)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(cè)試項(xiàng)目只要求頻率值或時(shí)間值，那么，測(cè)試過(guò)程可以簡(jiǎn)化，主機(jī)間通信接口的壓力也將隨之緩解。
4　結(jié)束語(yǔ)
　　用這種技術(shù)測(cè)試現(xiàn)有的跳頻電臺(tái)的某些參數(shù)，只需從電臺(tái)中另引出一根換頻控制線，對(duì)現(xiàn)有電臺(tái)的改動(dòng)很小，不影響電臺(tái)的工作，可行性強(qiáng)。快速測(cè)頻技術(shù)在現(xiàn)代通信測(cè)試中有廣泛的應(yīng)用，這里只說(shuō)明了在跳頻測(cè)試中的一點(diǎn)應(yīng)用，將其推廣會(huì)有廣闊的應(yīng)用面。