如何使用相关技术测量相位差_技术

　　测量两个周期信号之间的相位差通常需要采用诸如气象、计算和通信等方面的科学技术。示波器提供了执行这种测量的快速简单方法。遗憾的是，示波器的噪声、带宽和时间分辨率会限制其测量的精度。

　　示波器的采样率决定了其时间分辨率的大小。例如对于一个100MHz的信号来说，相位上的1度相当于时间上的27ps。很明显，对于1度的相位测量精度，示波器的采样时间必须小于这个数值，因此采样率要求高于36GHz，这个数字已经超出了大多数示波器的指标范围。为了演示这种测量方法，我们选用了Analog Arts的SA985 USB示波器，这种示波器具有100GHz的采样率和1GHz的带宽。你可以选用满足你应用时间要求的任何示波器开展这种测量。就是有了合适的示波器，你也必须使用专门的技术才能获得精确的相位测量结果。

　　示波器的时间标线（图1）提供了测量两个信号间相位的最简单方法。信号上两个对应点之间的时间差代表了以时间为单位的相位。将这个值乘以信号周期就可以得到以度为单位的相位结果。这种方法的测量精度高度依赖于示波器的噪声和触发不确定性。

　　图1：时间标线可以帮助你测量两个信号之间的相位差。

　　人们经常用利萨茹曲线（图2）测量两个正弦波之间的相位。然而，根据利萨茹曲线作出精确的测量几乎是不可能的。另外，对于非正弦信号来说，这些曲线就更是难以解释。

　　图2：用于测量两个正弦信号之间相位差的基本利萨茹曲线。

　　对信号执行数学运算可以增强相位测量性能。参考文献1、2和3中描写的技术就是这种运算 *** 作的一些例子。虽然每种方法可能适合某些应用，但测量结果还受到本文讨论范围之外的其它多种因素影响。此外，这些技术大部分是针对正弦信号的。在诸如测量FPGA内部锁相环（PLL）产生的各种时钟相位性能等应用中，这些技术精度明显不高。

　　一种简单且精确的方法是对信号进行相关运算。相关运算是一种直接的数学 *** 作。有许多论文（参考文献4）对相关 *** 作及其应用作过全面彻底的解释。由Aanlog Arts公司开发的一种C#算法就是这种技术的一种实现。图3显示了由这种算法得到的两个200MHz正弦波之间的相位差。