高精度数字鉴相方法及其误差分析

【摘要】鉴相技术广泛地应用于通信、测距、测向、鉴频、电机控制等多个领域中。这些工程应用领域的科研人员在进行研究设计的过程中，遇到需要在众多鉴相方法中选择一种合适的鉴相方法时，要经过复杂的查找文献过程和计算过程。本文通过对常用的几种鉴相方法进行分析比较，为鉴相工程应用领域的科研人员提供可以参考的较为便利的选择鉴相方法的依据。由于在成本、复杂程度和鉴相精度等方面，数字鉴相法都在很大程度上占有优势，故本文主要对几种常见的数字鉴相方法进行比较分析。影响数字鉴相法鉴相精度最重要的一个环节就是A/D采样过程，故首先对影响A/D采样过程中待鉴相信号的相位噪声的几种因素进行分析。通过MATLAB建立模型仿真，分别对采样过程中的量化精度、时钟抖动和采样频率对相位噪声的信噪比的影响进行分析。然后根据工程应用中的鉴相环境，模拟待鉴相的信号的幅度、频率、相位差以及相位噪声，运用不同的数字算法鉴相方法对信号进行鉴相，比较鉴相精度与这些因素的关系，以及纵向比较这几种数字鉴相方法的精度等鉴相性能。本文通过建立模型、编写程序，对影响鉴相精度的常见因素进行了比较分析；接着分别对四种常见数字算法鉴相方法的鉴相精度进行了比较。得出结论：如今，由于成本较高、电路较为复杂、鉴相过程中受到电路元器件影响较大以及鉴相精度较低等缺点，模拟鉴相方法不常被用到。对于四种常见数字算法鉴相方法，精度最高的是全相位FFT鉴相方法，在待鉴相信号的振幅为1V，频率为5KHZ，采样频率为1800KHZ，信噪比为80dB的相位噪声，4096个采样点数的情况下，最大鉴相误差为0.00045°左右。且四种常见鉴相方法的鉴相精度随着相位噪声的减小而增加，随着采样频率的增大而增加，随着采样点数的增大而增加。
【作者】董雅洁；
【导师】张丕状；
【作者基本信息】中北大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】鉴相比较；鉴相精度；相位噪声；MATLAB仿真；

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