基于全相位FFT的高精度频率计系统研究

频率检测是电子测量领域的最基本的测量之一。频率信号抗干扰能力强、适合远距离传输、可以获得较高的测量精度,而数字化频率测量方法因其精度高、抗干扰能力强、算法灵活等优点,越来越受到重视。本论文旨在将导师研究多年的全相位FFT分析技术给予硬件实现,将其进一步扩展应用到高精度频率计的设计中。除了选用全相位FFT算法外,本系统还将ARM7开发平台、LPC2103芯片和AD9833芯片组合起来,形成一个完整的系统,以得到更高精度的频率计。 论文首先详细介绍了全相位数据预处理即频谱分析方法的概念及性质,指出全相位方法由于考虑了输入数据的所有分割情况,所以具有优良的频谱分析性质,并且理论验证了全相位FFT谱分析具有水平相位特性。另外又重点从精度、消耗的数据成本、计算复杂度等方面对传统频率校正方法和全相位频率校正方法做了分析对比,仿真比较了三种相位差法:传统相位差校正法、FFT/apFFT综合相位差校正法和全相位时移相位差校正法。并最终确定将最佳的FFT/apFFT综合相位差校正法应用到频率计测频上,以大大提高测频的准确度和精度。 论文详细给出了本次课题频率计的硬件系统和软件系统的设计方案及设计步骤,然后又对实验结果进行了分析。结果证明,本次设计达到了预期的目标。最后又针对一些问题提出了改进的建议。