CN106788420B - 一种信号频率检测方法、装置及信号频率控制器 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种信号频率检测方法、装置及信号频率控制器，该检测方法通过对待测信号做分频处理，得到频率较低的分频待测信号，然后，在参考时钟信号处于预设电平状态时，对所述分频待测信号的周期数量进行统计，得到分频待测信号的统计周期数量，最后，根据该统计周期数量、参考时钟信号处于预设电平状态的时间长度以及待测信号的分频倍数，计算出待测信号的实际频率，根据该实际频率值与其理论值的偏差，便可以指导振荡器输出信号频率的下一步调整方向。本发明实施例将待测信号进行降频后，再利用频率较慢的参考时钟信号对降频后的待测信号进行周期统计，解决了对高频信号直接采样计数所存在的计数错误的问题，保证了信号检测精度。

Description

一种信号频率检测方法、装置及信号频率控制器

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种信号频率检测方法、装置及信号频率控制器。

背景技术

在无线通信技术中，通信信号的频率越高，可利用的频带宽度就越宽，信道容量就越大，相应的，便可以减小或避免不同频道间的干扰，因此，在无线通信过程中，广泛使用高频信号作为载波信号。

目前，高频信号主要利用振荡器生成，因此，在无线通信系统中，振荡器的各项指标性能决定无线通信系统的性能，但影响最大的是振荡器的频率稳定度和频率准确度。具体的，如果振荡器的频率稳定度不高，当工作一段时间后，其工作频率的变化就超过了系统带宽，相应的接收机就接收不到载波信号，在这种情况下，为使接收机接收到信号，相应的就必须增加接收机的带宽，但增加带宽会导致接收机的接收灵敏度降低，最终导致无线通信系统的性能降低；进一步的，在无线通信过程中，需要实时切换通信信道，不同的信道通常具有不同的载波频率，因此，在发送端，需要确保振荡器输出的载波频率和所要求的频率一致，否则，将导致信道切换失败。

为保证振荡器输出信号频率的稳定度和准确度，通常采用频率检测装置检测振荡器输出信号的频率，然后根据检测结果确定振荡器的下一步调整方向。图1是振荡器的输出信号频率检测系统结构示意图。如图1所示，振荡器1的输出端与频率检测装置2的输入端连接，频率检测装置2的输出端与振荡器1的控制输入端连接，其中，为保证频率检测装置的计算结果准确性，频率检测装置2通常采用高于振荡器输出信号频率至少两倍的高频时钟源进行信号采样和计数。

但是，如果振荡器1输出信号的频率较高，则频率检测装置2中的时钟源频率也会倍增，这不仅增加了频率检测装置2的功耗，还增加了频率检测装置2的结构复杂性；另外，当振荡器1输出信号的频率超出频率检测装置2内部集成电路自身的带宽以及时序限制时，还会导致频率检测装置2的信号计数错误问题。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种信号频率检测方法、装置及信号频率控制器。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种信号频率检测方法，所述方法包括：

分别获取待测信号和参考时钟信号；

对所述待测信号做分频处理，得到分频待测信号，其中，所述参考时钟信号处于预设电平状态的时间长度大于所述分频待测信号的周期长度；

在所述参考时钟信号处于预设电平状态时，对所述分频待测信号的周期数量进行统计，得到所述分频待测信号的第一统计周期数量；

根据所述第一统计周期数量、所述参考时钟信号处于预设电平状态的时间长度和所述待测信号的分频倍数，计算出所述待测信号的实际频率。

根据本发明实施例的第二方面，还提供一种信号频率检测装置，该装置包括第一分频器、参考时钟源、第一周期计数器和第一数据处理器，其中：

所述第一分频器，用于接收待测信号，对所述待测信号做分频处理，得到分频待测信号；

所述参考时钟源，用于提供参考时钟信号，所述参考时钟信号处于预设电平状态的时间长度大于所述分频待测信号的周期长度；

所述第一周期计数器，用于在所述参考时钟信号处于预设电平状态时，对所述分频待测信号的周期数量进行统计，得到所述分频待测信号的第一统计周期数量；

所述第一数据处理器，用于根据所述第一统计周期数量、所述参考时钟信号处于预设电平状态的时间长度和所述待测信号的分频倍数，计算出所述待测信号的实际频率。

根据本发明实施例的第三方面，还提供一种信号频率控制器，该控制器包括本发明实施例第二方面提供的信号频率检测装置，还包括信号比较装置，其中：

所述检测装置中的第一分频器的输入端用于与振荡器的信号输出端连接；

所述比较装置的输入端与所述检测装置的输出端连接，所述比较装置的输出端用于与所述振荡器的控制输入端连接；

所述比较装置，用于根据所述检测装置输出的结果，生成用于调整所述振荡器输出信号频率的反馈控制信号。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种信号频率检测方法、装置及信号频率控制器，该检测方法，通过对待测信号做分频处理，得到频率较低的分频待测信号，然后，在参考时钟信号处于预设电平状态时，对所述分频待测信号的周期数量进行统计，得到分频待测信号的统计周期数量，最后，根据该统计周期数量、参考时钟信号处于预设电平状态的时间长度以及待测信号的分频倍数，便可以计算出待测信号的实际频率，进而，根据该实际频率值与其理论值的偏差，来指导高频振荡器下一步的调整方向。本发明实施例将待测信号进行降频后，再利用频率较慢的参考时钟信号对降频后的待测信号进行周期统计，解决了对高频信号直接采样计数所存在的计数错误的问题，保证了信号检测的精度；并且，本发明实施例中的参考时钟信号为已知频率的固定时钟，所以利用该参考时钟信号可实现对降频后待测信号的稳定周期统计，保证了信号检测装置的工作稳定性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中振荡器的输出信号频率检测系统结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的信号频率检测方法的流程示意图；

图3为本发明实施例一提供的信号频率检测方法的第一信号时序图；

图4为本发明实施例一提供的信号频率检测方法的第二信号时序图；

图5为本发明实施例二提供的信号频率检测方法的信号时序图；

图6为本发明实施例一提供的信号频率检测装置的结构示意图；

图7为本发明实施例二提供的信号频率检测装置的结构示意图；

图8为本发明实施例一提供的信号频率控制器的结构示意图；

图9为本发明实施例二提供的信号频率控制器的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的信号频率检测装置的信号时序图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

针对现有信号频率通常较高(在GHz量级)，采用频率检测装置直接对高频率信号进行计数检测时，由于频率检测装置内部集成电路自身的带宽以及时序限制，导致的信号计数错误、频率检测装置功耗高等问题，本发明实施例提供了一种高频信号检测方法及装置，该装置首先对待测信号做降频处理，然后用一个已知频率的信号去统计该降频后的待测信号，根据统计值得到该待测信号的时钟频率。

图2为本发明实施例一提供的信号频率检测方法的流程示意图。如图2所示，该方法具体包括如下步骤：

S110：分别获取待测信号和参考时钟信号。

具体的，分别接收振荡器发送的待测信号和参考时钟源发送的参考时钟信号。

S120：对所述待测信号做分频处理，得到分频待测信号，其中，所述参考时钟信号处于预设电平状态的时间长度大于所述分频待测信号的周期长度。

对该待测信号做分频处理，即降低该待测信号的频率，使分频后的待测信号的频率小于用于对该信号进行采样的电路所容许的信号最大频率，并且，分频待测信号的周期长度小于参考时钟信号处于预设电平状态的时间长度。

S130：在所述参考时钟信号处于预设电平状态时，对所述分频待测信号的周期数量进行统计，得到所述分频待测信号的第一统计周期数量。

其中，对分频待测信号进行周期统计的方法可以包括如下步骤：

S131：检测所述参考时钟信号是否发生第一预设电平跳变。

如果发生第一预设电平跳变，则执行步骤S132，相反，如果未发生跳变，则继续对参考时钟信号进行电平状态检测，其中，该第一预设电平跳变可以是由低电平向高电平跳变，也可以是由高电平向低电平跳变。

S132：当所述参考时钟信号发生第一预设电平跳变时，则启动计数功能并检测所述分频待测信号是否发生第三预设电平跳变。

如果发生第三预设电平跳变，则执行步骤S133，相反，则继续对该分频待测信号进行电平状态检测，其中，该第三预设电平跳变可以是由低电平向高电平跳变，也可以是由高电平向低电平跳变。

S133：当所述分频待测信号发生第三预设电平跳变时，则增加一个周期计数。

S134：检测所述参考时钟信号是否发生第二预设电平跳变，其中，所述第一预设电平跳变的跳变方向与所述第二预设电平跳变的跳变方向相反。

在对分频待测信号进行周期计数的同时，实时检测参考时钟信号的电平状态，如果发生第二预设电平跳变，则执行步骤S135，相反，如果未发生跳变，则继续对参考时钟信号进行电平状态检测，其中，如果在步骤S131中，第一预设电平跳变是由低电平向高电平跳变时，则第二预设电平跳变是由高电平向低电平跳变，第一预设电平跳变是由高电平向低电平跳变，则第二预设电平跳变是由高电平向低电平跳变，即第一预设电平跳变的跳变方向与第二预设电平跳变的跳变方向相反，这样便可以实现参考时钟信号处于预设电平状态(高电平状态或低电平状态)时对分频待测信号的周期统计。

S135：当所述参考时钟信号发生第二预设电平跳变时，则结束计数并输出所述第一统计周期数量。

S140：根据所述第一统计周期数量、所述参考时钟信号处于预设电平状态的时间长度和所述待测信号的分频倍数，计算出所述待测信号的实际频率。

设第一统计周期数量为flag_cnt₁、参考时钟信号处于上述预设电平状态的时间长度为fclk_t、以及待测信号的分频倍数为M，相应的，待测信号Fclk的实际频率f_实则为，f_实＝M*flag_cnt₁/flag_t，进而，根据该实际频率值与其理论值的偏差，便可以指导振荡器下一步的频率调整方向。

本发明实施例提供的检测方法，将待测信号进行降频后，去统计已知频率的时钟信号，进而防止待测信号频率过高，所导致的频率检测装置对待测信号计数错误的问题，保证了信号检测精度，并且，本发明实例检测的信号为降频后的待测信号，所以可以解决频率检测装置直接对待测信号采样所导致的功耗高的问题。另外，本发明实施例中的参考时钟信号为已知频率的固定时钟，所以利用该参考时钟信号可实现对降频后的待测信号的稳定周期统计，保证了信号检测装置的工作稳定性。

进一步的，在某些情况下，参考时钟信号的长度会受到限制，比如限制为原来的一半。为了确保同样的精度，本发明实施例二提供的检测方法，还将分频待测信号进行相位取反，并对处理得到的反向分频待测信号也进行周期计数，即在步骤S120之后，本发明实施例还可以包括如下步骤：

S210：对所述分频待测信号进行相位取反，得到反向分频待测信号。

S220：在所述参考时钟信号处于预设电平状态时，对所述反向分频待测信号的周期数量进行统计，得到所述反向分频待测信号的第二统计周期数量。

其中，对反向分频待测信号的周期统计的方法，可以参考上述实施例中的步骤S131至S135，本发明实施例在此不再赘述。

S230：对所述第一统计周期数量与所述第二统计周期数量进行求平均值运算，得到所述分频待测信号的第三统计周期数量。

相应的，上述实施例中的步骤S140便被替换为：根据所述第三统计周期数量、所述参考时钟信号处于预设电平状态对应的时间长度和所述待测信号的分频倍数，计算出所述待测信号的实际频率。

本发明实施例提供的检测方法，通过对分频待测信号和反向分频待测信号的同时采样，增加了采样个数，进而提高了统计精度；另外，还可以防止参考时钟信号处于预设电平状态的时间限制，所导致的参考时钟信号的预设电平状态长度不是分频待测信号周期的整数倍，使统计的精度下降的问题。

下面将以参考时钟信号的高电平状态的长度减半对统计精度的影响为例进行说明：

在其它条件不变的情况下，对参考时钟信号的周期减半，进而使参考时钟信号处于高电平状态的时间长度也会减半。分两种情况讨论：

1)图3为本发明实施例一提供的信号频率检测方法的第一信号时序图。如图3所示，第一统计周期数量为偶数，则参考时钟信号的周期的时长减半后，第一统计周期数量也相应减半，不会影响精度。

2)图4为本发明实施例一提供的信号频率检测方法的第二信号时序图。如图4所示，第一统计周期数量为奇数，则参考时钟信号的周期的时长减半后，第一统计周期数量值也会减半，并取小数点之前的整数，而理论周期数量则是保留了小数后的结果，所以导致统计周期数量存在误差。

3)图5为本发明实施例二提供的信号频率检测方法的信号时序图。如图5所示，第一统计周期数量为奇数(11个)，参考时钟信号的周期的时长减半后，对应的，第一统计周期数量值也会减半并取小数点之前的整数(5个)、对反向分频待测信号的第二统计周期数量也会减半并取小数点之前的整数再加1个(6个)，这样，两个统计值的平均值便是5.5个，与理论周期数量5.5个恰好相等。当然，在实际应用中，也可能会出现第一统计周期数量比第二统计周期数量多1个的情况，本发明实施例在此不再赘述。

利用上述实施例提供的信号频率检测方法，本发明实施例还提供了一种信号频率检测装置。图6为本发明实施例一提供的信号频率检测装置的结构示意图。如图6所示，该检测装置包括第一分频器11、参考时钟源12、第一周期计数器13和第一数据处理器14。

第一分频器11的输入端用于与振荡器的信号输出端连接，第一周期计数器13的输入端分别与第一分频器11和参考时钟源12的输出端连接，第二数据处理器14的输入端与第一周期计数器13的输出端连接；其中，振荡器用于生成待测信号Fclk，该振荡器可以是RC振荡器、LC振荡器等信号输出装置；参考时钟源12用于提供参考时钟信号fclk，该参考时钟源12可以是高精度和高稳定度的晶振。

在上述检测装置工作过程中，第一分频器11接收振荡器发送的待测信号Fclk，并对该待测信号Fclk做分频处理，得到分频待测信号fcal，其中，对待测信号Fclk的分频倍数满足以下要求：分频待测信号fcal的周期长度小于参考时钟信号fclk处于预设电平状态的时间长度，并且，分频待测信号fcal的频率满足本发明实施例中检测装置的时序要求，即分频待测信号fcal的频率小于检测装置在保证采样精度的前提下所允许输入信号的最大频率。

将参考时钟信号fclk和分频待测信号fcal输入到第一周期计数器13中，利用第一周期计数器13，在参考时钟信号fclk处于预设电平(可以为高电平状态或低电平状态)状态时，对分频待测信号fcal的周期数量进行统计，便可以得到分频待测信号fcal的第一统计周期数量flag_cnt₁。

具体的，第一周期计数器13可以包括第一电平状态检测单元、第二电平状态检测单元和计数单元，其中：

第一电平状态检测单元，用于检测参考时钟信号fclk的电平状态变化，如果检测到参考时钟信号fclk发生第一预设电平跳变(如低电平向高电平跳变)时，则向计数单元发送开始计数信号，如果检测到参考时钟信号fclk发生第二预设电平跳变(如高电平向低电平跳变)时，则向计数单元发送结束计数信号；第二电平状态检测单元，用于检测分频待测信号fcal的电平状态变化，如果检测到分频待测信号fcal发生第三预设电平跳变(如低电平向高电平跳变或高电平向低电平跳变)时，则向计数单元发送计数递增信号；计数单元，用于当接收到开始计数信号后启动计数功能，在计数过程中，如果接收到计数递增信号，则增加一个计数，以及，如果接收到结束计数信号，则结束计数并输出统计得到的第一统计周期数量。

例如，利用参考时钟信号fclk处于高电平状态时，对分频待测信号fcal的周期数量进行统计。其具体计数过程为：在参考时钟信号fclk产生由低电平向高电平的跳变时，计数单元清零并进入准备计数状态，并且，在检测到分频待测信号fcal产生由低电平向高电平跳变时，增加一个flag_cnt₁计数，在参考时钟信号fclk产生由高电平向低电平跳变时，则停止计数、即flag_cnt₁保持不变，进而得到第一统计周期数量flag_cnt₁。

当然，还可以将第一预设电平跳变设置为由高电平向低电平跳变，相应的第二预设电平跳变设置为低电平向高电平跳变，即在参考时钟信号fclk处于低电平状态时，对分频待测信号fcal的周期数量进行统计；另外，还可以将计数单元设置为在分频待测信号fcal产生由高电平向低电平跳变时，增加一个flag_cnt₁计数，本发明实施例在此不做具体限定。

由于参考时钟信号fclk为频率已知的时钟信号，所以，利用第一数据处理器14，根据第一统计周期数量flag_cnt₁、参考时钟信号fclk处于上述预设电平状态的时间长度fclk_t、以及第一分频器11对待测信号Fclk的分频倍数M，便可以计算出待测信号Fclk的实际频率f_实，具体的，f_实＝M*flag_cnt₁/flag_t，进而，根据该实际频率值与其理论值的偏差，便可以指导振荡器下一步的频率调整方向。

本发明实施例提供的检测装置，将待测信号进行降频后，去统计已知频率的时钟信号，进而防止待测信号频率过高，所导致的频率检测装置对待测信号计数错误的问题，保证了该检测装置信号检测精度，另外，本发明实例检测的信号为降频后的待测信号，所以可以解决频率检测装置直接对待测信号采样所导致的功耗高的问题。另外，本发明实施例中的参考时钟信号为已知频率的固定时钟，所以利用该参考时钟信号可实现对降频后的待测信号的稳定周期统计，保证了该检测装置的工作稳定性。

图7为本发明实施例二提供的信号频率检测装置的结构示意图。在某些情况下，调参考时钟信号fclk的长度会受到限制，比如限制为原来的一半。为了确保同样的精度，本发明实施例，在第二分频器15的后面增加一个反向器，将分频待测信号fcal的反向分频待测信号fcal_inv也送到计数器中。

如图7所示，该检测装置与实施例一的检测装置相比，还包括反向器15、第二周期计数器16和加法器17。

其中，反向器16的输入端与第一分频器11的输出端连接，第二周期计数器17的输入端分别与反向器16和参考时钟源12的输出端连接，加法器17的输入端分别与第一周期计数器13和第二周期计数器17的输出端连接，第一数据处理器14的输出端与加法器17的输出端连接。

利用上述装置，利用反向器16对分频待测信号fcal进行相位取反，得到反向分频待测信号fcal_inv，然后，利用第二周期计数器17，在参考时钟信号fclk处于预设电平状态时，对反向分频待测信号fcal_inv的周期数量进行统计，得到反向分频待测信号的第二统计周期数量flag_cnt₂；同时，利用第一周期计数器13，在参考时钟信号fclk处于同样的预设电平状态时，对分频待测信号fcal的周期数量进行统计，便可以得到分频待测信号fcal的第一统计周期数量flag_cnt₁；然后，利用加法器17对第一统计周期数量flag_cnt₁与所述第二统计周期数量flag_cnt₂进行求平均值运算，便可以得到分频待测信号fcal的第三统计周期数量flag_cnt。

第一数据处理器14根据第三统计周期数量flag_cnt、参考时钟信号fclk处于预设电平状态对应的时长flag_t和待测信号的分频倍数M，便可以计算出待测信号Fclk的实际频率f_实，具体的，f_实＝M*flag_cnt/flag_t。

本发明实施例提供的检测装置，通过对分频待测信号fcal和反向分频待测信号fcal_inv的同时采样，增加了采样个数，进而提高了统计精度；另外，还可以防止参考时钟信号fclk的处于预设电平状态的时间限制，导致参考时钟信号fclk的预设电平状态长度不是分频待测信号fcal周期的整数倍，使统计的精度下降的问题。

利用上述实施例提供的信号频率检测装置，本发明实施例还提供了一种信号频率控制器，该控制器包括上述实施例提供的频率检测装置，还包括信号比较装置。

其中，上述检测装置中的第一分频器的输入端连接用于与振荡器的信号输出端连接，上述比较装置的输入端与检测装置的输出端连接，比较装置的输出端与振荡器的控制输入端连接。

比较装置根据检测装置输出的结果，判断振荡器产生信号的时钟频率大小与期望值是否一致，如果不一致，则生成用于调整振荡器输出信号频率的反馈控制信号，例如，如果输出实际频率比预期大，则把反馈控制参数调小。反之，则把反馈控制参数调大。

本实施例通过在振荡器的输出端设置频率检测和比较装置，根据振荡器实际输出频率值与理论值之间的差距，对其输出频率实时的调整，进而保证了振荡器输出信号频率的稳定度和准确度。

图8为本发明实施例一提供的信号频率控制器的结构示意图。如图8所示，该控制器1包括信号频率检测装置10和信号比较装置20。

其中，信号频率检测装置10包括参考时钟源12、第一分频器11，分别与参考时钟源12和第一分频器11连接的第一周期计数器13，以及与第一周期计数器连接的第一数据处理器14。

信号比较装置20包括第一信号生成器22，第一信号生成器22的输入端分用于接收振荡器2输出信号的目标频率值，第一信号生成器22的输出端用于与振荡器2的控制输入端连接。

利用信号频率检测装置10检测出高频振荡器2输出信号的实际频率，利用第一信号生成器22根据信号频率检测装置10中的第一数据处理器14输出的实际频率和振荡器的目标输出频率之间的偏差，生成用于调整振荡器2输出信号频率的反馈控制信号，具体的，如果实际频率比目标值大，则生成把反馈控制参数调小的第一反馈控制信号，反之则生成把反馈控制参数调大的第二反馈控制信号。

本发明实施例中，第一信号生成器21接收的实际频率值为信号频率检测装置10对正向的分频待测信号进行周期统计后计算得出的，在具体实施过程，还可以接收信号频率检测装置10对正向的分频待测信号和反向分频信号同时进行周期统计后计算得出的频率值，即采用上述发明实施例二中的信号频率检测装置，当然，还可以直接接收信号频率检测装置10对反向分频信号同时进行周期统计后计算得出的频率值，本发明实施例在此不做具体限定。

图9为本发明实施例二提供的信号频率控制器的结构示意图。如图9所示，该控制器1包括信号频率检测装置10和信号比较装置20。

与上述实施例一中的控制器相比，本实施例中的信号比较装置利用信号频率检测装置10的统计周期数量与理论周期数量之间的偏差，生成用于控制振荡器输出信号频率的反馈控制信号。

具体的，信号比较装置20包括第二数据处理器22和第二信号生成器23，第二信号生成器23的输入端分别与第二数据处理器22和加法器17的输出端连接，第二数据处理器22用于根据待测信号的分频倍数、参考时钟信号处于预设电平状态的时间长度和振荡器的目标输出频率，计算出分频待测信号的理论周期数量。

其中，第二数据处理器22计算理论周期数量flag_cnt_expect的具体过程包括：

令参考时钟信号fclk的频率为fclk，则参考时钟信号fclk的周期为：T_fclk＝1/fclk；

令振荡器2输出的高频信号的目标频率为fdesire，第一分频器11对振荡器2输出信号的分频倍数为M，则分频待测信号fcal的周期为：T_fcal＝1/(fdesire/M)＝M/fdesire；

令信号频率检测装置10在参考时钟信号fclk处于高电平状态时，对分频待测信号进行周期统计，并且参考时钟信号fclk的高电平占比为DR，则参考时钟信号fclk处于高电平状态的时长为：fclk_length＝T_fclk*DR＝1/fclk*DR；

因此，第二数据处理器22计算出的理论周期数量flag_cnt_expect为：

＝fclk_length/T_fcal＝((1/fclk)*DR)/(M/fdesire)

＝fdesire*(DR/(M*fclk)) (1)

第二信号生成器23根据第二数据处理器22计算出的分频待测信号的理论周期数量理论周期数量与检测装置10中的加法器17输出的第三统计周期数量之间的偏差，生成用于调整高频振荡器输出信号频率的反馈控制信号，进而实现对振荡器2输出信号频率的调整。

本发明实施例中，第二信号生成器23接收的统计周期数量为信号频率检测装置10对正向的分频待测信号和反向分频待测信号同时进行周期统计后计算得出的，在具体实施过程，还可以直接接收信号频率检测装置10中第一周期计数器13输出的第一统计周期数量或第二周期计数器16输出的第二统计周期数量，并相应的对信号频率检测装置10中的器件进行删减。

由于在上述控制器中，在参考时钟信号fclk的一个周期内，当其处于预设电平状态时，为对待测信号的频率检测时间，相应的，其它剩余时间便为振荡器的输出信号频率调整时间，为实现控制器对振荡器输出信号频率的快速检测调整，更为合理的分配参考时钟信号fclk一个周期的时间，本发明实施例中的参考时钟源12中还设有占空比调整功能。

具体的，如图9所示，参考时钟源12包括初始时钟源121、第二分频器122和占空比调整器123。

其中，初始时钟源121，用于提供初始参考时钟信号；第二分频器122的输入端与初始时钟源121的输出端连接，用于接收上述初始参考时钟信号，并对对初始参考时钟信号做分频处理，得到分频时钟信号；占空比调整器123的输入端与第二分频器122的输出端连接，用于根据振荡器进行输出信号频率调整需要的时间长度，对分频时钟信号做占空比调整，得到参考时钟信号。

图10为本发明实施例提供的信号频率检测装置的信号时序图，如图10所示，利用上述装置，第二分频器122接收初始时钟源121发送的初始参考时钟信号flag，并对该初始参考时钟信号flag做N倍分频处理，得到分频时钟信号fref，然后，根据振荡器进行输出信号频率调整需要的时间长度，利用占空比调整器123对该分频时钟信号fref做高电平占比调整，得到参考时钟信号fclk。

通过上述对初始参考时钟信号的分频和调占空比处理，不仅可以使参考时钟信号的频率满足对分频待测信号的周期统计要求，还可以使参考时钟信号在一个周期中处于高电平状态和低电平状态的时间进行合理的分配，例如，将初始参考时钟信号的占空比由50％调整为75％，并在其处于高电平状态时，对分频待测信号进行周期统计，进而可以相对的延长对分频待测信号周期统计的时间，增加了采样个数，相应的便会提高了采样精度；或者，在不增加对分频待测信号周期统计的时间前提下，可以缩短参考时钟信号的周期长度，即减小分频倍数，进而可以在不影响采样精度的情况下，提高了对振荡器进行频率检测和调整的速度。

相应的，第二数据处理器22计算出的理论周期数量flag_cnt_expect为：

＝flag_length/T_fcal＝((N/flag)*DR)/(M/fdesire)

＝fdesire*((N*DR)/(M*flag)) (2)

进一步的，由于上述公式(1)和(2)的计算需要用数字电路完成，包括乘除法运算，为了避免复杂的运算，需要考虑DR，M，N，flag，fclk参数大小的选择。参数选取的原则是尽量避免复杂的乘除运算，以简单的移位运算实现。

具体的，第一分频器对待测信号的分频倍数M尽量选择2ⁿ倍，第二分频器对初始参考时钟信号的分频倍数N尽量选择2^m倍分频处理，其中，m和n均为大于零且小于无穷大的整数。同时，尽量保证参考时钟信号的高电平占空比与第二分频器对初始参考时钟信号的分频倍数的乘积N*DR为整数。

下面以一个具体实例来说明上述参数选择对于简化flag_cnt_expect运算的重要性：

假设fdesire＝2400Mhz，M＝8，flag＝15Mhz，N＝16，DR＝3/4

根据公式(2)：

flag_cnt_expect＝fdesire*((N*DR)/(M*flag))

＝2400*((16*3/4)/(8*15))＝2400*(12/(8*15))＝2400*3/30

＝2400/10

可以看到flag_cnt_expect，最终会有除法的运算。

如果将fclk设定为16Mhz，代入公式(2)可得：2400*(12/(8*16))＝2400*3/32这样只需要乘3运算和一个右移5位的运算，运算量有一定的简化。

进一步，如果将M设为6，，代入公式(2)可得：2400*(12/(6*16))＝2400/8将2400右移3位即可完成运算。

通过上述实施例可以看出，在不影响功能的情况下，设定不同的M、flag、N以及DR，可以达到简化运算的作用，进而进一步减小芯片面积并满足时序要求。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，例如，上述实施例中信号频率检测装置中的部分器件(如第二分频器、占空比调整器和第一周期计数器)以及信号比较装置可以在一个集成电路中实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种信号频率检测方法，其特征在于，所述方法包括：

分别获取待测信号和参考时钟信号；

对所述待测信号做分频处理，得到分频待测信号，其中，所述参考时钟信号处于预设电平状态的时间长度大于所述分频待测信号的周期长度；

在所述参考时钟信号处于预设电平状态时，对所述分频待测信号的周期数量进行统计，得到所述分频待测信号的第一统计周期数量；

对所述分频待测信号进行相位取反，得到反向分频待测信号；

在所述参考时钟信号处于预设电平状态时，对所述反向分频待测信号的周期数量进行统计，得到所述反向分频待测信号的第二统计周期数量；

对所述第一统计周期数量与所述第二统计周期数量进行求平均值运算，得到所述分频待测信号的第三统计周期数量；

根据所述第三统计周期数量、所述参考时钟信号处于预设电平状态对应的时间长度和所述待测信号的分频倍数，计算出所述待测信号的实际频率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述参考时钟信号处于预设电平状态时对所述分频待测信号的周期数量进行统计，得到所述分频待测信号的第一统计周期数量，包括：

检测所述参考时钟信号是否发生第一预设电平跳变；

当所述参考时钟信号发生第一预设电平跳变时，则启动计数功能并检测所述分频待测信号是否发生第三预设电平跳变；

当所述分频待测信号发生第三预设电平跳变时，则增加一个周期计数；

检测所述参考时钟信号是否发生第二预设电平跳变，其中，所述第一预设电平跳变的跳变方向与所述第二预设电平跳变的跳变方向相反；

当所述参考时钟信号发生第二预设电平跳变时，则结束计数并输出所述第一统计周期数量。

3.一种信号频率检测装置，其特征在于，包括第一分频器、参考时钟源、第一周期计数器、第一数据处理器、反向器、第二周期计数器和加法器，其中：

所述第一分频器，用于接收待测信号，对所述待测信号做分频处理，得到分频待测信号；

所述参考时钟源，用于提供参考时钟信号，所述参考时钟信号处于预设电平状态的时间长度大于所述分频待测信号的周期长度；

所述第一周期计数器，用于在所述参考时钟信号处于预设电平状态时，对所述分频待测信号的周期数量进行统计，得到所述分频待测信号的第一统计周期数量；

所述反向器，用于对所述分频待测信号进行相位取反，得到反向分频待测信号；

所述第二周期计数器，用于在所述参考时钟信号处于预设电平状态时，对所述反向分频待测信号的周期数量进行统计，得到所述反向分频待测信号的第二统计周期数量；

所述加法器，用于对所述第一统计周期数量与所述第二统计周期数量进行求平均值运算，得到所述分频待测信号的第三统计周期数量；

所述第一数据处理器：用于根据所述第三统计周期数量、所述参考时钟信号处于预设电平状态对应的时间长度和所述待测信号的分频倍数，计算出所述待测信号的实际频率。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一周期计数器包括第一电平状态检测单元、第二电平状态检测单元和计数单元，其中：

所述第一电平状态检测单元，用于检测所述参考时钟信号的电平状态变化，如果检测到所述参考时钟信号发生第一预设电平跳变时，则向所述计数单元发送开始计数信号，如果检测到所述参考时钟信号发生第二预设电平跳变时，则向所述计数单元发送结束计数信号，所述第一预设电平跳变的跳变方向与所述第二预设电平跳变的跳变方向相反；

所述第二电平状态检测单元，用于检测所述分频待测信号的电平状态变化，如果检测到所述分频待测信号发生第三预设电平跳变时，则向所述计数单元发送计数递增信号；

所述计数单元，用于当接收到所述开始计数信号后启动计数功能，在计数过程中，如果接收到所述计数递增信号，则增加一个周期计数，以及，如果接收到所述结束计数信号，则结束计数并输出所述第一统计周期数量。

5.一种信号频率控制器，其特征在于，包括权利要求3或4任一所述的信号频率检测装置，还包括信号比较装置，其中：

所述检测装置中的第一分频器的输入端用于与振荡器的信号输出端连接；

所述比较装置的输入端与所述检测装置的输出端连接，所述比较装置的输出端用于与所述振荡器的控制输入端连接；

所述比较装置，用于根据所述检测装置输出的结果，生成用于调整所述振荡器输出信号频率的反馈控制信号。

6.根据权利要求5所述的控制器，其特征在于，所述检测装置中的参考时钟源包括初始时钟源、第二分频器和占空比调整器，其中：

所述初始时钟源，用于提供初始参考时钟信号；

所述第二分频器，用于接收所述初始参考时钟信号，对所述初始参考时钟信号做分频处理，得到分频时钟信号；

所述占空比调整器，用于根据所述振荡器进行输出信号频率调整需要的时间长度，对所述分频时钟信号做占空比调整，得到所述参考时钟信号。

7.根据权利要求6所述的控制器，其特征在于，所述比较装置包括第一信号生成器，其中：

所述第一信号生成器，用于根据所述检测装置输出的实际频率和所述振荡器的目标输出频率之间的偏差，生成用于调整所述振荡器输出信号频率的反馈控制信号。

8.根据权利要求6所述的控制器，其特征在于，所述比较装置包括第二信号生成器和第二数据处理器，其中：

所述第二数据处理器，用于根据待测信号的分频倍数、参考时钟信号处于预设电平状态的时间长度和所述振荡器的目标输出频率，计算出分频待测信号的理论周期数量；

所述第二信号生成器，用于根据所述理论周期数量与所述检测装置输出的统计周期数量之间的偏差，生成用于调整所述振荡器输出信号频率的反馈控制信号。

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