CN109765434A - 一种采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置，其中，滤波消抖模块(1)消除脉冲信号的高频分量，对信号进行平滑处理；微分模块(2)对脉冲信号进行微分处理得到微分信号Z；整流模块(3)对微分信号进行取绝对值操作；初始门限提取模块(4)搜索经整流模块(3)处理后的信号的绝对值的最大值，并以指定门限比值获取初始判决门限；峰值搜索模块(5)获取微分信号每一对正峰和负峰的最大最小值并输出；延时模块(6)对信号进行指定时长的延时；脉宽测量模块(7)根据峰值进行搜索定位，并完成峰值位置测量，得到脉宽输出。本发明解决了常规脉冲信号的自动化高精度测量问题，并能较强适应信号强度的起伏变化。

Description

一种采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置
技术领域
本发明涉及一种脉宽自动测量技术领域，特别涉及一种采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置。
背景技术
脉冲信号广泛存在于各种通信设备或测试设备中。通信设备中脉冲信号常用于信息承载方式，比如幅度调制信号用脉冲信号的有无和宽度作为0/1数据的呈现方式进行载波调制然后对外传输；亦比如串行通信在基带上直接使用脉冲来实现短距离低速率通信。在测试设备中脉冲信号常通过对待测产品输出的射频信号进行检波操作后得到，通过对其监测判断待测产品的工作状态。
传统脉冲信号监测方法主要是通过运用示波器将信号在示波器屏幕上显示出来，通过示波器的测量手段来对脉冲信号进行观察、测量。这种方法直观、高效，测量精度较高，但是相对比较耗时耗力、不适用于需要自动化测试和判决的场合。
发明内容
本发明目的在于提供一种采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置，解决待测产品输出的脉冲信号需要进行自动化测试、判决的问题。
针对上述技术问题本发明提出一种采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置，所述装置包括：滤波消抖模块、微分模块、整流模块、初始门限提取模块、峰值搜索模块、延时模块和脉宽测量模块；其中滤波消抖模块消除脉冲信号的高频分量，对信号进行平滑处理；微分模块在数字离散域以对脉冲信号进行差分的方式实现对脉冲信号微分处理以得到微分信号Z；整流模块对微分信号进行取绝对值操作；初始门限提取模块搜索经整流模块操作后的信号的绝对值的最大值，并以指定门限比值获取初始判决门限；峰值搜索模块获取微分信号每一对正峰和负峰的最大最小值并输出；延时模块对信号进行指定时长的延时；脉宽测量模块根据峰值进行搜索定位，并完成峰值位置测量，得到脉宽输出。
优选的，滤波消抖模块进行对输入基带脉冲信号的滤波消抖；其中滤波器采用64阶FIR滤波器，截止频率为待测脉冲宽度的倒数，抽样频率根据测量精度的要求采用高倍时钟频率。
优选的，微分模块在数字离散域通过差分实现，所述差分是将滤波消抖后的信号进行前后采样点相减；通过微分操作，脉冲信号的上升沿和下降沿分别以单峰形式在微分信号中呈现出来，且脉冲上升沿是正峰，下降沿是负峰，每一个脉冲对应一对正峰和负峰结构。
优选的，整流模块对微分信号进行求取绝对值操作，将每个脉冲对应的负峰均变为正峰，以提取初始门限。
优选的，初始门限提取模块搜索指定时长内信号的最大值，以该最大值按照指定比例折算得到初始门限θ，按照指定搜索时长进行实时更新，实现初始门限跟随信号强度变化的不断调整。
优选的，峰值搜索模块根据初始门限的大小进行峰值搜索，其中，当微分信号Z大于初始门限θ的时候，启动峰值搜索，清除最大值保存寄存器，开始实时保存最大值，当信号Z小于判决门限θ的时候，停止峰值搜索，记录此时保存的最大值θmax；对于负峰的搜索，当信号Z小于判决门限负值-θ时，启动搜索，清除最小值保存寄存器，开始实时保存最小值，当信号大于判决门限负值的时候，停止峰值搜索，记录此时保存的最小值θmin。
优选的，延时模块实现对微分信号的延时，通过多个延时寄存器级联完成对信号的完全拷贝，延时时长不超过待测脉宽的长度。
优选的，脉宽测量模块根据峰值搜索模块的输出值从延时信号中搜索出最大值θmax位置，输出脉宽使能，在脉宽使能的驱动下完成计数器的计数；随后从延时信号中搜索出最小值θmin位置，停止输出脉宽使能，停止计数器的计数，读取计数值，经过换算后输出脉宽测量值。
优选的，抽样频率大于10倍的截止频率。
优选的，该指定比例设置为0.5。
本发明采取比例门限判决的脉冲信号脉宽测量方法，解决了常规脉冲信号的自动化高精度测量问题，并能较强适应信号强度的起伏变化。
附图说明
图1是采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量结构示意图；
图2是采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量流程示意图；
图3是经过微分操作之后的脉冲信号的上升沿和下降沿波形图。
1.滤波消抖模块 2.微分模块 3.整流模块 4.初始门限提取模块 5.峰值搜索模块 6.延时模块 7.脉宽测量模块
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做出详细说明。
采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置包括：滤波消抖模块1、微分模块2、整流模块3、初始门限提取模块4、峰值搜索模块5、延时模块6和脉宽测量模块7。采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量结构示意图如图1所示。
滤波消抖模块1消除脉冲信号的高频分量，对信号进行平滑处理。
微分模块2对脉冲信号进行微分处理得到微分信号Z，在数字离散域通过差分的方式实现所述微分处理。
整流模块3对微分信号进行取绝对值操作。
初始门限提取模块4搜索经整流模块3操作后的信号的绝对值的最大值，并以指定门限比值获取初始判决门限。
峰值搜索模块5获取微分信号每一对正峰和负峰的最大最小值并输出。
延时模块6对信号进行指定时长的延时。
脉宽测量模块7根据峰值进行搜索定位，并完成峰值位置测量，得到脉宽输出。
图2是一种采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量流程示意图，如图2所示，滤波消抖模块1主要完成对输入基带脉冲信号的滤波消抖。其中滤波器采用64阶FIR滤波器，截止频率选择为待测脉冲宽度的倒数，其中抽样频率根据测量精度的要求选择高倍时钟频率，一般应在10倍截止频率以上，这样可以获得更好的精度测量结果。
微分模块2在数字离散域通过差分实现，所述差分是将滤波消抖后的信号进行前后采样点相减；通过微分操作，脉冲信号的上升沿和下降沿分别以单峰形式在微分信号中呈现出来，且脉冲上升沿是正峰，下降沿是负峰，每一个脉冲对应一对正峰和负峰结构。图3是经过微分操作之后的脉冲信号的上升沿和下降沿波形图。
整流模块3完成了对微分信号的求取绝对值操作，将每个脉冲对应的负峰均变为正峰，便于提取初始门限。
初始门限提取模块4搜索一定时长内信号的最大值，以该最大值按照一定比例折算得到初始门限θ，一般该比例可以设置为0.5，并按照搜索时长进行实时更新，实现初始门限跟随信号强度变化的不断调整。
峰值搜索模块5根据初始门限的大小进行峰值搜索，其中，当微分信号Z大于初始门限θ的时候，启动峰值搜索，清除最大值保存寄存器，开始实时保存最大值，当信号Z小于判决门限θ的时候，停止峰值搜索，记录此时保存的最大值θmax；对于负峰的搜索，当信号Z小于判决门限负值-θ时，启动搜索，清除最小值保存寄存器，开始实时保存最小值，当信号大于判决门限负值的时候，停止峰值搜索，记录此时保存的最小值θmin。
延时模块6实现对微分信号的延时，即通过多个延时寄存器级联完成对信号的完全拷贝，延时时长不超过待测脉宽的长度。
脉宽测量模块7根据峰值搜索模块5的输出值从延时信号中搜索出最大值θmax位置，输出脉宽使能，在脉宽使能的驱动下完成计数器的计数；随后从延时信号中搜索出最小值θmin位置，停止输出脉宽使能，停止计数器的计数，读取计数值，经过换算后输出脉宽测量值。
至此完成了脉冲信号的脉宽测量。本发明的测量装置采取比例门限判决的脉冲信号脉宽测量方法，解决了常规脉冲信号的自动化高精度测量问题，并能较强适应信号强度的起伏变化。

Claims (10)

1.一种采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置，其特征在于，所述装置包括：滤波消抖模块(1)、微分模块(2)、整流模块(3)、初始门限提取模块(4)、峰值搜索模块(5)、延时模块(6)和脉宽测量模块(7)；其中
滤波消抖模块(1)消除脉冲信号的高频分量，对信号进行平滑处理；
微分模块(2)在数字离散域以对脉冲信号进行差分的方式实现对脉冲信号微分处理以得到微分信号Z；
整流模块(3)对微分信号进行取绝对值操作；
初始门限提取模块(4)搜索经整流模块(3)操作后的信号的绝对值的最大值，并以指定门限比值获取初始判决门限；
峰值搜索模块(5)获取微分信号每一对正峰和负峰的最大最小值并输出；
延时模块(6)对信号进行指定时长的延时；
脉宽测量模块(7)根据峰值进行搜索定位，并完成峰值位置测量，得到脉宽输出。
2.根据权利要求1所述的采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置，其特征在于，滤波消抖模块(1)进行对输入基带脉冲信号的滤波消抖；其中滤波器采用64阶FIR滤波器，截止频率为待测脉冲宽度的倒数，抽样频率根据测量精度的要求采用高倍时钟频率。
3.根据权利要求1所述的采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置，其特征在于，微分模块(2)在数字离散域通过差分实现，所述差分是将滤波消抖后的信号进行前后采样点相减；通过微分操作，脉冲信号的上升沿和下降沿分别以单峰形式在微分信号中呈现出来，且脉冲上升沿是正峰，下降沿是负峰，每一个脉冲对应一对正峰和负峰结构。
4.根据权利要求1所述的采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置，其特征在于，整流模块(3)对微分信号进行求取绝对值操作，将每个脉冲对应的负峰均变为正峰，以提取初始门限。
5.根据权利要求1所述的采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置，其特征在于，初始门限提取模块(4)搜索指定时长内信号的最大值，以该最大值按照指定比例折算得到初始门限θ，按照指定搜索时长进行实时更新，实现初始门限跟随信号强度变化的不断调整。
6.根据权利要求1所述的采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置，其特征在于，峰值搜索模块(5)根据初始门限的大小进行峰值搜索，其中，当微分信号Z大于初始门限θ的时候，启动峰值搜索，清除最大值保存寄存器，开始实时保存最大值，当信号Z小于判决门限θ的时候，停止峰值搜索，记录此时保存的最大值θmax；对于负峰的搜索，当信号Z小于判决门限负值-θ时，启动搜索，清除最小值保存寄存器，开始实时保存最小值，当信号大于判决门限负值的时候，停止峰值搜索，记录此时保存的最小值θmin。
7.根据权利要求1所述的采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置，其特征在于，延时模块(6)实现对微分信号的延时，通过多个延时寄存器级联完成对信号的完全拷贝，延时时长不超过待测脉宽的长度。
8.根据权利要求1所述的采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置，其特征在于，脉宽测量模块(7)根据峰值搜索模块(5)的输出值从延时信号中搜索出最大值θmax位置，输出脉宽使能，在脉宽使能的驱动下完成计数器的计数；随后从延时信号中搜索出最小值θmin位置，停止输出脉宽使能，停止计数器的计数，读取计数值，经过换算后输出脉宽测量值。
9.根据权利要求2所述的采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置，其特征在于，抽样频率大于10倍的截止频率。
10.根据权利要求5所述的采用比例门限判决的脉冲信号脉宽测量装置，其特征在于，该指定比例设置为0.5。
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