具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种频率测量装置。参照图1，频率测量装置包括信号输入端1、处理单元2和混频单元3。其中，信号输入端1能够接入待测信号，其频率为粗测值与偏差值叠加而成。处理单元2能够计算并输出粗测值，混频单元3能够将待测信号与频率为粗测值的本振信号混频以经过处理得到偏差信号，使得处理单元2计算得到偏差值，进而能够测得高精度的待测信号的频率。

具体的，信号输入端1连接有低频输入端4和高频输入端5，用以接入待测信号。低频输入端4用以接收频率为50Hz～100MHz的信号，高频输入端5用以接收高频信号。为了便于测量高频信号的频率，高频输入端5连接有前端分频器6，使得信号输入端1接入的信号频率为50MHz～4GHz。优选的，前端分频器6为N分频器，具体可根据实际需求进行调整。

可以理解的是，低频输入端4与高频输入端5均通过第一信号继电器K1与信号输入端1连接。第一信号继电器K1用于接收由低频输入端4接入的信号或由高频输入端5接入且经过前端分频器6分频的信号，以输出待测信号。当然，在前端分频器6与第一信号继电器K1之间还连接有电平转换单元。

信号输入端1连接有预分频器71。预分频器71，用于对待测信号进行分频，以按照一定的比例缩小待测信号的频率，输出粗测信号。

处理单元2连接预分频器71，用于处理粗测信号，以计算并输出粗测值，其包括整形电路21和单片机22。

值得说明的是，为了提升测量的精度，本申请所采用的测量方法如下：设置一个高频的脉冲信号，统计在粗测信号一个周期内脉冲信号的数量，进而根据粗测信号和脉冲信号的周期之比以确定粗测值。在这过程中，脉冲信号的频率越高，待测信号一个周期内脉冲信号的数量越多，则误差越小。

其中，由于粗测信号通常都为正弦波，故在测量其频率时，不易判断一个周期的长度。为此，整形电路21能够将粗测信号的波形整形成方波信号。

单片机22连接整形电路21，用于根据整形后的粗测信号计算并输出粗测值。上述提及的高频脉冲信号即为单片机22的主频率。可以了解的是，预提高测量的精度，不仅可以提高单片机22的主频率，还可以在单片机22中内插计时器。本申请中单片机22优选为STM32F103。

只是测量出待测信号的粗测值，精度还达不到所需求的精度。还需计算偏差值。

具体来说，混频单元3分别连接信号输入端1和处理单元2，用于将待测信号与本振信号混频，以输出混频输出信号。

其中，混频单元3包括直接数字式频率合成器31、混频器32和滤波电路33。

直接数字式频率合成器31连接单片机22，用于输出本振信号。

混频器32分别连接信号输入端1和直接数字式频率合成器31，用于将待测信号与本振信号混频，以输出混频输出信号。值得说明的是，一般的，一个频率为ω₁的信号与频率为ω₂的信号混频，则其输出的信号是频率为ω₁+ω₂的信号以及频率为|ω₁-ω₂|的信号。其中，频率为|ω₁-ω₂|的信号即是频率为偏差值的信号。显而易见的，ω₁+ω₂>|ω₁-ω₂|，故需要通过低通滤波器将频率为ω₁+ω₂的信号去除，以得到混频输出信号中频率为|ω₁-ω₂|的部分。在本申请实施例中，混频器32优选为无源混频器，以降低混频时对混频信号的干扰。当然，在一些具体的示例中，直接数字式频率合成器31和混频器32可以集成于一体，具有更高的可靠性。

因此，滤波电路33连接混频器32，接收混频输出信号，用于对混频信号进行滤波，以输出混频输出信号中频率为|ω₁-ω₂|的部分。

其中，预分频器71与混频器32均通过第二信号继电器K2与信号输入端1连接。

滤波电路33连接有扩幅电路72。扩幅电路72接收混频输出信号，用于对混频输出信号进行扩幅，以输出偏差信号，便于处理单元2计算偏差值。

同样的，整形电路21还用于对偏差信号进行整形，以将偏差信号的波形整形成方波信号。单片机22也用于根据整形后的偏差信号计算偏差值。这里测量偏差值的方法与上述测量粗测值的方法相同，故不再作过多说明。

不仅如此，预分频器71与整形电路21以及扩幅电路72与整形电路21都通过第三信号继电器K3连接。

至此，本申请的频率测量装置能够基本实现对待测信号的高精度测量。不过，需要注意的是，一些频率较低的信号是无法进行混频的，即无法通过上述测量方式进行测量的。为此，扩幅电路72连接信号输入端1，以对这些频率较低的信号直接进行测量。其中，扩幅电路72通过第四信号继电器K4分别与信号输入端1和滤波电路33连接。

不仅如此，频率测量装置还包括通信单元7，以便于工作人员远程操作。

本申请实施例还公开一种频率测量方法。参照图2，频率测量方法包括如下步骤：

步骤S101：获取粗测值和偏差值；所述粗测值为待测信号经过分频和整形后直接测得的频率；所述偏差值为混频输出信号经滤波和整形后测得的频率；所述混频输出信号为所述待测信号与本振信号混频后得到的信号；

步骤S102：根据所述粗测值和偏差值计算所述待测信号的频率。

其中，获取粗测值与偏差值的具体方法为：

以测量待测信号的粗测值为例，假设待测信号的周期为T₁，粗测值为f₁，单片机22的主频率为f₂，其周期为T₂。

首先从待测信号中以边沿作为起始点取一周期。而后，统计在待测信号一周期内由单片机22提供的脉冲信号的周期数N，具体可以脉冲信号中的上升沿的数量对周期数进行统计，当然，统计下降沿的数量也可以。进而可以得到：T₁＝N·T₂。由于频率和周期互为倒数，即故有N·f₁＝f₂。即当单片机22统计出待测信号一周期内由单片机22提供的脉冲信号的周期数N后，即可得到粗测值f₁。

需要注意的是，为了保证计算的准确度，在计算粗测值和偏差值时应将单片机22内信号传递的时延考虑进去。

除此之外，本申请的频率探测装置在使用之前，还需要对其内部晶振进行校准。在下面结合一个具体的示例对其使用过程进行说明：

假设待测信号的频率为f_x，其粗测值为f₁，偏差值为f₂，单片机22的主频值为f₀。

其中，求得粗测值f₁的过程为：首先待测信号经过n次分频的预分频器71，得到频率为的粗测信号。而后，统计得到频率为的粗测信号一周期内由单片机22提供的脉冲信号的周期数为N₁，即故粗测值其次，经混频和滤波后，偏差值f₂＝f_x-f₁。最后，统计得到频率为f₂的偏差信号一周期内由单片机22提供的脉冲信号的周期数为N₂，即偏差值

由于待测信号的频率f_x＝f₁+f₂，故值得说明的是，粗测值f₁的精度是有限的，但是偏差值f₂是由待测信号的频率f_x与粗测值f₁相减所得，故偏差值f₂与待测信号的频率f_x的精度是相同的，进而可以高精度测得待测信号的频率f_x。

本申请实施例一种频率测量装置的实施原理为：将待测信号的频率划分为粗测值和偏差值两部分分别测量。其中首先测得粗测值，而后将待测信号与本振信号混频，以得到频率为待测信号实际频率与粗测值的差值的混频输出信号。其次，计算由混频输出信号经处理所得的偏差信号的频率，得到偏差值。最后，将粗测值与偏差值相加得到待测信号的频率。由于偏差值的精度与待测信号实际频率的精度相同，故经过测量能够得到精度较高的待测信号的频率。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。