本發(fā)明涉及數(shù)字示波器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字示波器及其信號頻率測量方法。

背景技術(shù)：

數(shù)字示波器是形象地顯示信號隨時(shí)間變化波形的儀器，是集數(shù)據(jù)采集、a/d轉(zhuǎn)換、軟件編程等一系列技術(shù)于一體的高性能信號特性測試儀器。

在數(shù)字示波技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，其與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率的測量就顯得非常的重要。測量頻率的方法有多種，硬件頻率計(jì)測量頻率具有精度高、使用方便、測量迅速，以及便于實(shí)現(xiàn)測量過程自動化等優(yōu)點(diǎn)，是頻率測量的重要手段之一。

目前的示波器中實(shí)現(xiàn)頻率計(jì)功能的方案有兩種，第一種方案是直接測頻法；第二種是周期測頻法，直接測頻法本身更適用于高頻信號的頻率測量，周期測頻法本身更適用于低頻信號的頻率測量，這兩種方案中的任何一種均不能保證對接收信號的頻率測量精度。

另外，目前在上述兩種測頻方法中，均是將模擬通道輸入的信號送給模擬比較器，而后將比較結(jié)果送到數(shù)字芯片進(jìn)行頻率測量，但是，模擬比較器有效統(tǒng)計(jì)輸入信號頻率受限于數(shù)字芯片處理時(shí)鐘頻率，而且，由于模擬比較器輸出信號與數(shù)字芯片處理時(shí)鐘異步，會降低統(tǒng)計(jì)精度，另一方面模擬比較器成本也較高，增加了硬件成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明實(shí)施例期望提供一種數(shù)字示波器及其信號頻率測量方法。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種數(shù)字示波器，所述數(shù)字示波器，包括：直接測頻模塊、判斷模塊及周期測頻模塊；其中，

所述直接測頻模塊，用于按照直接測頻法確定接收信號的第一頻率；

所述判斷模塊，用于判斷所述第一頻率是否小于處理時(shí)鐘的十分之一，如果是，則觸發(fā)周期測頻模塊，并將所述周期測頻模塊所確定的第二頻率作為接收信號的頻率，并輸出所述第二頻率；如果否，則將所述第一頻率作為接收信號的頻率，并輸出所述第一頻率；

所述周期測頻模塊，用于被判斷模塊觸發(fā)時(shí)，按照周期測頻法確定接收信號的第二頻率。

上述方案中，所述直接測頻模塊包括：

統(tǒng)計(jì)單元，用于統(tǒng)計(jì)接收信號在閘門時(shí)間t1內(nèi)出現(xiàn)的上升沿個(gè)數(shù)n；

第一確定單元，用于將所述上升沿個(gè)數(shù)n和閘門時(shí)間t1的比值n/t1確定為第一頻率。

上述方案中，所述直接測頻模塊還包括：設(shè)置單元，用于設(shè)置閘門時(shí)間t1的取值。

上述方案中，所述周期測頻模塊，包括：

檢測單元，用于檢測輸入信號出現(xiàn)m個(gè)周期時(shí)的時(shí)間t2；

第二確定單元，用于將所述周期個(gè)數(shù)m和時(shí)間t2的比值m/t2確定為第二頻率。

上述方案中，所述時(shí)間t2通過以下方式確定：

t2＝輸入信號第一個(gè)上升沿持續(xù)的總時(shí)間+(m-2)×t3+輸入信號最后一個(gè)上升沿持續(xù)的總時(shí)間；

其中，所述t3為輸入信號的周期。

上述方案中，所述數(shù)字示波器還包括：

數(shù)字芯片adc接口，用于接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字波形信號，并將接收到的數(shù)字波形信號分為兩部分，一部分送到降采樣及模型存儲模塊，用做后續(xù)的顯示及測試處理，另一部分用作數(shù)字比較器的輸入信號；

數(shù)字比較器，用于對adc接口發(fā)送的信號進(jìn)行處理后輸出至上升沿檢測模塊；

上升沿檢測模塊，用于對接收到的信號進(jìn)行上升沿檢測，并將上升沿檢測結(jié)果發(fā)送給直接測頻模塊或周期測頻模塊。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種數(shù)字示波器中的信號頻率統(tǒng)計(jì)方法，所述方法，包括：

按照直接測頻法確定接收信號的第一頻率；

判斷所述第一頻率是否小于處理時(shí)鐘的十分之一，如果是，則按照周期測頻法確定接收信號的第二頻率，并將所確定的第二頻率作為接收信號的頻率，并輸出所述第二頻率；如果否，則將所述第一頻率作為接收信號的頻率，并輸出所述第一頻率。

上述方案中，所述按照直接測頻法確定接收信號的第一頻率，包括：

統(tǒng)計(jì)接收信號在閘門時(shí)間t1內(nèi)出現(xiàn)的上升沿個(gè)數(shù)n；

將所述上升沿個(gè)數(shù)n和閘門時(shí)間t1的比值n/t1確定為第一頻率。

上述方案中，所述按照直接測頻法確定接收信號的第一頻率之前，所述方法還包括：設(shè)置閘門時(shí)間t1的取值。

上述方案中，所述按照周期測頻法確定接收信號的第二頻率，包括：

檢測輸入信號出現(xiàn)m個(gè)周期時(shí)的時(shí)間t2；

將所述周期個(gè)數(shù)m和時(shí)間t2的比值m/t2確定為第二頻率。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例至少具備以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字示波器包括直接測頻模塊、判斷模塊及周期測頻模塊；所述直接測頻模塊按照直接測頻法確定接收信號的第一頻率后，判斷模塊判斷所述第一頻率是否小于處理時(shí)鐘的十分之一，如果是，則觸發(fā)周期測頻模塊對接收信號的頻率進(jìn)行測量，并將所述周期測頻模塊所確定的第二頻率作為接收信號的頻率輸出，如果否，則將所述第一頻率作為接收信號的頻率輸出。通過本發(fā)明實(shí)施例提供的示波器能夠結(jié)合直接測量法和高頻測量法各自的優(yōu)勢，從而同時(shí)保證對高頻接收信號及低頻接收信號的頻率測量精度；

另外，本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字示波器中采用數(shù)字比較器替換了現(xiàn)有技術(shù)中的模擬比較器，一方面降低了硬件成本，另一方面也克服了模擬比較器的缺陷，提高了頻率測量精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明數(shù)字示波器在一種實(shí)施方式中的基本結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明數(shù)字示波器在第二種實(shí)施方式中的基本結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明數(shù)字示波器在第三種實(shí)施方式中的基本結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明數(shù)字示波器的信號頻率測量方法在一種實(shí)施方式中的處理流程圖；

圖5為本發(fā)明數(shù)字示波器的信號頻率測量方法在另一種實(shí)施方式中的處理流程圖；

圖6為本發(fā)明數(shù)字示波器在第四種實(shí)施方式中的基本結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例一

參照圖1，示出了本發(fā)明一種數(shù)字示波器的結(jié)構(gòu)框圖，該數(shù)字示波器，包括：直接測頻模塊11、判斷模塊12及周期測頻模塊13；其中，

所述直接測頻模塊11，用于按照直接測頻法確定接收信號的第一頻率；

所述判斷模塊12，用于判斷所述第一頻率是否小于處理時(shí)鐘的十分之一，如果是，則觸發(fā)周期測頻模塊13，并將所述周期測頻模塊所確定的第二頻率作為接收信號的頻率，并輸出所述第二頻率；如果否，則將所述第一頻率作為接收信號的頻率，并輸出所述第一頻率；

所述周期測頻模塊13，用于被判斷模塊觸發(fā)時(shí)，按照周期測頻法確定接收信號的第二頻率。

上述方案中，當(dāng)判斷模塊12確定所述第一平率小于處理時(shí)鐘的十分之一時(shí)，可以確定所述接收信號為低頻信號，此時(shí)，由判斷模塊12調(diào)用周期測頻模塊13對接收信號進(jìn)行頻率測量，并將測量得到的第二頻率作為接收信號的頻率輸出；當(dāng)判斷模塊12確定所述第一平率大于等于處理時(shí)鐘的十分之一時(shí)，可以確定所述接收信號為高頻信號，此時(shí)，判斷模塊12直接將直接測量模塊11測量得到的第一頻率作為接收信號的頻率輸出。

具體的，所述直接測頻模塊11包括：

統(tǒng)計(jì)單元，用于統(tǒng)計(jì)接收信號在閘門時(shí)間t1內(nèi)出現(xiàn)的上升沿個(gè)數(shù)n；

第一確定單元，用于將所述上升沿個(gè)數(shù)n和閘門時(shí)間t1的比值n/t1確定為第一頻率。

在本發(fā)明的一種可選實(shí)施例中，所述直接測頻模塊11還包括：設(shè)置單元，用于設(shè)置閘門時(shí)間t1的取值。因此，實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要對閘門時(shí)間t1進(jìn)行設(shè)備或者調(diào)整。

具體的，所述周期測頻模塊13，包括：

檢測單元，用于檢測輸入信號出現(xiàn)m個(gè)周期時(shí)的時(shí)間t2；

第二確定單元，用于將所述周期個(gè)數(shù)m和時(shí)間t2的比值m/t2確定為第二頻率。這里的t2是指輸入信號傳輸m個(gè)周期所用的時(shí)間。

具體的，所述時(shí)間t2通過以下方式確定：

t2＝輸入信號第一個(gè)上升沿持續(xù)的總時(shí)間+(m-2)×t3+輸入信號最后一個(gè)上升沿持續(xù)的總時(shí)間；其中，所述t3為輸入信號的周期。

上述t2的確定方法，能夠更為精確確定輸入信號傳輸m個(gè)周期時(shí)所用的時(shí)間，這是因?yàn)?，在信號傳輸中，第一個(gè)上升沿和最后一個(gè)上升沿并不能確保完全被檢測，也就是說，對第一個(gè)上升沿和最后一個(gè)上升沿所持續(xù)的時(shí)間的統(tǒng)計(jì)并不能保證精確，而中間的m-2個(gè)信號周期的統(tǒng)計(jì)時(shí)間時(shí)確定的。因此，單獨(dú)確定第一上升沿和最后一個(gè)上升沿持續(xù)的總時(shí)間后加上m-2個(gè)信號周期所持續(xù)的時(shí)間，即，加上(m-2)×t3。

在本發(fā)明的另一種可選實(shí)施例中，參照圖2，所述數(shù)字示波器還包括：

adc接口14，用于接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字波形信號，并將接收到的數(shù)字波形信號分為兩部分，一部分用做后續(xù)的顯示及測試處理，另一部分用作數(shù)字比較器15的輸入信號；

數(shù)字比較器15，用于對adc接口發(fā)送的信號進(jìn)行處理后輸出至上升沿檢測模塊16；

上升沿檢測模塊16，用于對接收到的信號進(jìn)行上升沿檢測，并將上升沿檢測結(jié)果發(fā)送給直接測頻模塊或周期測頻模塊13。

因此，上述方案中，直接測頻模塊11或者周期測頻模塊13為其確定頻率的接收信號為從上升沿檢測模塊輸出的上升沿檢測結(jié)果。

在本發(fā)明的一種可選實(shí)施方式中，參照圖3，所述數(shù)字示波器還包括：降采樣及模型存儲模塊17，用于接收adc接口14發(fā)送的數(shù)字波形信號，將所述數(shù)字波形信號用做顯示及測試處理。

在具體實(shí)施過程中，上述直接測頻模塊11、判斷模塊12、周期測頻模塊13、adc接口14、數(shù)字比較器15、上升沿檢測模塊16及降采樣及模型存儲模塊17均可以由數(shù)字示波器內(nèi)的中央處理器(cpu，centralprocessingunit)、微處理器(mpu，microprocessingunit)、數(shù)字信號處理器(dsp，digitalsignalprocessor)或可編程邏輯陣列(fpga，field－programmablegatearray)來實(shí)現(xiàn)。

綜上，本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字示波器包括直接測頻模塊、判斷模塊及周期測頻模塊；所述直接測頻模塊按照直接測頻法確定接收信號的第一頻率后，判斷模塊判斷所述第一頻率是否小于處理時(shí)鐘的十分之一，如果是，則觸發(fā)周期測頻模塊對接收信號的頻率進(jìn)行測量，并將所述周期測頻模塊所確定的第二頻率作為接收信號的頻率輸出，如果否，則將所述第一頻率作為接收信號的頻率輸出。通過本發(fā)明實(shí)施例提供的示波器能夠結(jié)合直接測量法和高頻測量法各自的優(yōu)勢，從而同時(shí)保證對高頻接收信號及低頻接收信號的頻率測量精度。

另外，本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字示波器中采用數(shù)字比較器替換了現(xiàn)有技術(shù)中的模擬比較器，一方面降低了硬件成本，另一方面也克服了模擬比較器的缺陷，提高了頻率測量精度。

實(shí)施例二

參照圖4，本發(fā)明實(shí)施例二提供了一種數(shù)字示波器的信號頻率測量方法，所述方法包括：

步驟401、按照直接測頻法確定接收信號的第一頻率；

具體的，所述按照直接測頻法確定接收信號的第一頻率，包括：

統(tǒng)計(jì)接收信號在閘門時(shí)間t1內(nèi)出現(xiàn)的上升沿個(gè)數(shù)n；

將所述上升沿個(gè)數(shù)n和閘門時(shí)間t1的比值n/t1確定為第一頻率。

在本發(fā)明的一種可選實(shí)施方式中，所述按照直接測頻法確定接收信號的第一頻率之前，所述方法還包括：設(shè)置閘門時(shí)間t1的取值。

步驟402、判斷所述第一頻率是否小于處理時(shí)鐘的十分之一，如果是，則按照周期測頻法確定接收信號的第二頻率，并將所確定的第二頻率作為接收信號的頻率，并輸出所述第二頻率；如果否，則將所述第一頻率作為接收信號的頻率，并輸出所述第一頻率。

具體的，所述按照周期測頻法確定接收信號的第二頻率，包括：

檢測輸入信號出現(xiàn)m個(gè)周期時(shí)的時(shí)間t2；

將所述周期個(gè)數(shù)m和時(shí)間t2的比值m/t2確定為第二頻率。

具體的，所述時(shí)間t2通過以下方式確定：

t2＝輸入信號第一個(gè)上升沿持續(xù)的總時(shí)間+(m-2)×t3+輸入信號最后一個(gè)上升沿持續(xù)的總時(shí)間；

其中，所述t3為輸入信號的周期。

具體的，所述按照直接測頻法確定接收信號的第一頻率之前，所述方法還包括：

接收數(shù)字波形信號，并將接收到的數(shù)字波形信號分為兩部分，一部分用做后續(xù)的顯示及測試處理，對另一部分進(jìn)行數(shù)字比較；將數(shù)字比較結(jié)果進(jìn)行上升沿檢測后，生成上升沿檢測結(jié)果，并將上升沿檢測結(jié)果用作直接測頻法或周期測頻法的接收信號。

上述方案中，還可以包括：根據(jù)第一頻率調(diào)整m的取值，其具體調(diào)整方式是使一次統(tǒng)計(jì)的時(shí)間盡可能的靠近設(shè)定的統(tǒng)計(jì)間隔。

綜上，本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字示波器中信號頻率測量方法，結(jié)合了直接測量法和高頻測量法各自的優(yōu)勢，能夠同時(shí)保證對高頻接收信號及低頻接收信號的頻率測量精度。

應(yīng)用示例一

圖5示出了本發(fā)明提供的數(shù)字示波器的信號頻率測量方法的示例性流程圖，如圖5所示，所述方法包括：

步驟501、按照直接測頻法確定接收信號的第一頻率；

具體的，所述按照直接測頻法確定接收信號的第一頻率，包括：

統(tǒng)計(jì)接收信號在閘門時(shí)間t1內(nèi)出現(xiàn)的上升沿個(gè)數(shù)n；

將所述上升沿個(gè)數(shù)n和閘門時(shí)間t1的比值n/t1確定為第一頻率。

步驟502、判斷所述第一頻率是否小于處理時(shí)鐘的十分之一，如果是，則轉(zhuǎn)至步驟503，如果否，則轉(zhuǎn)至步驟505；

步驟503、按照周期測頻法確定接收信號的第二頻率；

具體的，所述按照周期測頻法確定接收信號的第二頻率，包括：

檢測輸入信號出現(xiàn)m個(gè)周期時(shí)的時(shí)間t2；

將所述周期個(gè)數(shù)m和時(shí)間t2的比值m/t2確定為第二頻率。

具體的，所述時(shí)間t2通過以下方式確定：

t2＝輸入信號第一個(gè)上升沿持續(xù)的總時(shí)間+(m-2)×t3+輸入信號最后一個(gè)上升沿持續(xù)的總時(shí)間；

其中，所述t3為輸入信號的周期。

步驟504、將所確定的第二頻率作為接收信號的頻率，并輸出所述第二頻率；

步驟505、將所確定的第一頻率作為接收信號的頻率，并輸出所述第一頻率。

應(yīng)用示例二

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字示波器的應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，本發(fā)明中adc接口、降采樣及存儲模塊、數(shù)字比較器、上升沿檢測模塊、直接測頻模塊、判斷模塊及周期測頻模塊均可以放在數(shù)字芯片(fpga/cpld/asic)中實(shí)現(xiàn)的。參照圖6，adc接口接收到的來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字波形信號將分為兩部分，一部分送到降采樣及模型存儲模塊，用做后續(xù)的顯示及測試處理；第二部分用作數(shù)字比較器的輸入信號。數(shù)字比較器輸出的并行結(jié)果首先送到上升沿檢測模塊(同時(shí)記錄上升沿在并行結(jié)果中的位置)，而后將并行數(shù)據(jù)的上升沿檢測結(jié)果送給直接測頻模塊與周期測頻模塊中進(jìn)行頻率檢測。判斷模塊根據(jù)直接測頻模塊與周期測頻模塊的輸出，判定輸入信號該采用何種統(tǒng)計(jì)方法以及周期測頻模塊中需要檢測輸入信號周期的個(gè)數(shù)m。

本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)施例可提供為方法、裝置、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明實(shí)施例可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明實(shí)施例可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學(xué)存儲器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明實(shí)施例是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、終端設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理終端設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理終端設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理終端設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲器中，使得存儲在該計(jì)算機(jī)可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理終端設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程終端設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程終端設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明實(shí)施例范圍的所有變更和修改。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上對本發(fā)明所提供的一種數(shù)字示波器及其信號頻率測量方法，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，根據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。