瞬时测频是基于时间延迟产生相位差来实现频率测量的 ,因此其主要误差来自于时间误差T 与相位误差 。

1.时间误差T

时间误差 T 是由延迟线的物理特性所决定的。延迟线不是理想器件, 存在着实际中微波器件通常具有的一些特点, 如参数随温度 、湿度等周边环境的变化而变化的特性等 ,使得延迟线在使用过程中产生一定的偏移, 从而导致实际使用中与理想状态下的延迟时间存在误差∆T 。可以通过将延迟线放置于恒温槽中, 利用单片机进行温度控制的方法减小因环境变化而导致的时间误差 。

2.相位误差在瞬时测频中 ,相位误差∆φ的来源较多 ,主要有 : 鉴相器元件性能与与理想状态的偏差∆φ c , 因有限相位量化而导致的相位量化误差 ∆φ q , 系统内部的噪声导致的相位噪声 ∆φ N , 同时到达信号造成的信号矢量相位的偏离∆φ i 。相位误差的计算公式如下:2∆φ= ∆φ i 2 +∆φ q2 +∆φ N 2 +∆φ i2

鉴相器引起的相位误差∆φ c

实际工作中 ,由于使用环境的影响及器件自身工艺等原因 ,元器件特性与理想状态存在一定的差距 ,使鉴相器在信号的相位与频率相关联过程中引入了相位误差。这种误差来源于元器件自身特性及自然因素,无法完全消除, 可以通过对器件的设计、制造工艺等进行改进来减小误差 。通常情况下, 宽频带鉴相器的相位误差在 10°~ 15° 左右 ,改进后的高质量宽频带鉴相器的相位误差可小于 5° 。

相位量化引起的相位误差∆φ q相位量化误差是由最小量化单位的宽度决定的 ,即相位分辨率决定误差值的大小 。相位最小单位宽度与量化的位数存在如下关系:∆φ=2π2n式中 : ∆φ为相位最小单位宽度( 也就是相位分辨率); n 为量化位数 。2 位量化下的相位分辨率为 90°, 3 位量化的相位分辨率为 45°, 4 位量化的相位分辨率为 22 . 5°。假设量化误差是均匀分布的 ,可以得到量化误差有效值 ∆φ q 与最小量化单位 ∆φ之间的关系为 :∆φq=∆φ2 3由公式计算可得 2 位量化下的量化误差达到了 ∆φ q = 25 . 98°, 3 位的量化误差减小到 ∆φ q =12 . 99°。因此可以通过提高量化数来减小相位量化误 差 , 当量化 数达到 6 时 , ∆φ=5 . 6°, ∆φ q=1 . 6°, 相对于鉴相器的相位误差已经可以忽略不计了 ,再提高量化器的比特数也就没有什么意义了  。

当量化位数到 6 后 ,最小量化单位 ∆φ与鉴相器的相位误差 ∆φ c 之间非常接近 , 易引起相位模糊 。当量化数减至 4 时 , ∆φ q = 6 . 5° , 相对于鉴相器的误差 ∆φ c 差别并不大 , 且相位分辨率放大到∆φ= 22 . 5 ° , 相对于 ∆φ q 与 ∆φ c 有很大的相位裕度 ,可有效提高测频精度 ,减少因系统硬件带来的额外误差 。在多通道组成的瞬时测频模块中 , 可通过多路鉴相器并用和采取合适的量化位数方式来改善测频 ,合适的相位分辨率能解决减小相位模糊带来的测频误差 ∆φ q 与鉴相器误差 ∆φ c 之间的矛盾  。

系统内部噪声引起的相位误差接收机的内部噪声为高斯白噪声 , 必然会引起被测信号矢量相位起伏 ,产生相位噪声 。内部噪声电平越高 , 产生的相位噪声越大 。为抑制微波检波器和视频放大器产生的噪声 , 在接收机前端增加低噪声限幅放大器 ,可在一定程度上减小相位误差  。

同时到达信号引起的相位误差现在电子战中电磁密度大 ,出现同时到达信号的概率相对很高 。瞬时测频接收机是一种单脉冲测量设备 ,在这种电磁环境下会产生因同时到达信号而引起的测量误差 ∆φ i 。对于瞬时测频来说 , 同时到达信号有两种情况 :( 1)2 个信号的脉冲前沿同时到达 。第 1 路信号与第 2 路信号的幅度大小比值决定了此类同时到达信号的频率测量的误差 , 当第 1 路信号的幅度远大于第 2 路信号时 ,频率误差就可以不考虑了 。当 2 个同时到达信号为连续波时 , 情况相同 ,输出频率取决于同时到达的 2 个信号的幅度比 , 当输入一路的幅度远大于另一路时 ,测频误差相对较小 。同时到达的 2 个信号之间存在一定的时间差 。( 2)当瞬时测频接收机采用多个鉴相器并联的工作方式时 ,每个鉴相器的延迟时间 T 不相等 , 频率编码所需的时间取决于并联的鉴相器中延迟时间T 最长的 1 个 。在编码过程中 , 编码电路对电平变化十分敏感 。如果在先到达的第 1 路信号编码过程中 ,第 2 路信号的脉冲前沿到达 ,叠加的信号引起鉴相器输出电平的变化 , 从而导致了编码过程中的相位误差 ∆φ i 。实验证明 , 在该条件下 , 测量所得的信号频率有可能正确 , 但是可靠性很低 。在 2 路信号重叠时 ,编码后输出频率在一定程上取决于哪个频率的信号幅度大 , 很难进行定量分析  。