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，硬件頻率計測量頻率具有精度高、使用方便、測量迅速，以及便于實現(xiàn)測量過程自動化等優(yōu)點，是頻率測量的重要手段之一。

目前的示波器中實現(xiàn)頻率計功能的方案有兩種，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)字芯片進行頻率測量，但是，模擬比較器有效統(tǒng)計輸入信號頻率受限于數(shù)字芯片處理時鐘頻率，而且，由于模擬比較器輸出信號與數(shù)字芯片處理時鐘異步，會降低統(tǒng)計精度，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，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)計單元，用于統(tǒng)計接收信號在閘門時間t1內(nèi)出現(xiàn)的上升沿個數(shù)n；

第一確定單元，用于將所述上升沿個數(shù)n和閘門時間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：設置單元，用于設置閘門時間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個周期時的時間t2；

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

上述方案中，所述時間t2通過以下方式確定：

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

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)明實施例還提供了一種數(shù)字示波器中的信號頻率統(tǒng)計方法，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)計接收信號在閘門時間t1內(nèi)出現(xiàn)的上升沿個數(shù)n；

將所述上升沿個數(shù)n和閘門時間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：設置閘門時間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個周期時的時間t2；

將所述周期個數(shù)m和時間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)明實施例至少具備以下優(yōu)點：

本發(fā)明實施例提供的數(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施方式中的基本結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

實施例一

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，按照周期測頻法確定接收信號的第二頻率。

上述方案中，當判斷模塊12確定所述第一平率小于處理時鐘的十分之一時，可以確定所述接收信號為低頻信號，此時，由判斷模塊12調(diào)用周期測頻模塊13對接收信號進行頻率測量，并將測量得到的第二頻率作為接收信號的頻率輸出；當判斷模塊12確定所述第一平率大于等于處理時鐘的十分之一時，可以確定所述接收信號為高頻信號，此時，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)計單元，用于統(tǒng)計接收信號在閘門時間t1內(nèi)出現(xiàn)的上升沿個數(shù)n；

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

在本發(fā)明的一種可選實施例中，所述直接測頻模塊11還包括：設置單元，用于設置閘門時間t1的取值。因此，實際應用中，可以根據(jù)需要對閘門時間t1進行設備或者調(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個周期時的時間t2；

第二確定單元，用于將所述周期個數(shù)m和時間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個周期所用的時間。

具體的，所述時間t2通過以下方式確定：

t2＝輸入信號第一個上升沿持續(xù)的總時間+(m-2)×t3+輸入信號最后一個上升沿持續(xù)的總時間；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個周期時所用的時間，這是因為，在信號傳輸中，第一個上升沿和最后一個上升沿并不能確保完全被檢測，也就是說，對第一個上升沿和最后一個上升沿所持續(xù)的時間的統(tǒng)計并不能保證精確，而中間的m-2個信號周期的統(tǒng)計時間時確定的。因此，單獨確定第一上升沿和最后一個上升沿持續(xù)的總時間后加上m-2個信號周期所持續(xù)的時間，即，加上(m-2)×t3。

在本發(fā)明的另一種可選實施例中，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)來實現(xiàn)。

綜上，本發(fā)明實施例提供的數(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。

實施例二

參照圖4，本發(fā)明實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)計接收信號在閘門時間t1內(nèi)出現(xiàn)的上升沿個數(shù)n；

將所述上升沿個數(shù)n和閘門時間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：設置閘門時間t1的取值。

步驟402、判斷所述第一頻率是否小于處理時鐘的十分之一，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個周期時的時間t2；

將所述周期個數(shù)m和時間t2的比值m/t2確定為第二頻率。

具體的，所述時間t2通過以下方式確定：

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

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，對另一部分進行數(shù)字比較；將數(shù)字比較結(jié)果進行上升沿檢測后，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)計的時間盡可能的靠近設定的統(tǒng)計間隔。

綜上，本發(fā)明實施例提供的數(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，能夠同時保證對高頻接收信號及低頻接收信號的頻率測量精度。

應用示例一

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)計接收信號在閘門時間t1內(nèi)出現(xiàn)的上升沿個數(shù)n；

將所述上升沿個數(shù)n和閘門時間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個周期時的時間t2；

將所述周期個數(shù)m和時間t2的比值m/t2確定為第二頻率。

具體的，所述時間t2通過以下方式確定：

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

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。

應用示例二

圖6為本發(fā)明實施例提供的數(shù)字示波器的應用結(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)計方法以及周期測頻模塊中需要檢測輸入信號周期的個數(shù)m。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實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)人員應明白，本發(fā)明實施例的實施例可提供為方法、裝置、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明實施例可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明實施例可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明實施例是參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、終端設備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現(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┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理終端設備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理終端設備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

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

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

盡管已描述了本發(fā)明實施例的優(yōu)選實施例，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)選實施例以及落入本發(fā)明實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)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(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……”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，進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實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，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，根據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。