基于FPGA的高精度短时间间隔测量系统

时间间隔测量装备在时频、非时频诸多领域具有广泛的应用场景,但传统测量仪器存在体积庞大、功耗较高、成本高昂、不易于集成等特点。提出一种突破上述技术瓶颈的高精度短时间间隔测量系统:一是利用FPGA高集成度及高速数据处理特性,作为时间间隔测量系统硬件设计平台;二是基于多相采样法及等效信号理论进行软件研发;三是利用FPGA内部集成的数字锁相环(PLL)产生所需的相差同频信号,借助XLINX ISERDESE Gbit串并高速数据处理模块对被测数据进行采样,实现数据整合。仿真数据分析验证表明:本设计实现了300 MHz频率下8位高精度短时间间隔测量设计目标,时间间隔测量分辨率达到0.416 ns,采样误差低至0.015%~0.016%。本设计具有结构简单、利于系统集成、软件易升级等特点,能够实现纳秒级精度的时间间隔测量,具有较好的技术推广价值。