第四章時(shí)間與頻率測量技術(shù)

第四章時(shí)間與頻率測量技術(shù)第一頁，共四十九頁，2022年，8月28日4.1概述本章主要包括以下四個(gè)方面的內(nèi)容：（1）時(shí)間和頻率的標(biāo)準(zhǔn):這一部分主要介紹了時(shí)間和頻率標(biāo)準(zhǔn)的確立以及基準(zhǔn)源的實(shí)現(xiàn)。（2）頻率和時(shí)間的測量原理:這一部分主要介紹了模擬測量和數(shù)字測量的原理。其中模擬測量部分只需要了解即可，數(shù)字測量部分則是本章的重中之重，通用計(jì)數(shù)器的五種測量功能以及測頻和測周的誤差分析，減小誤差的一系列方法是必須掌握的部分。（3）頻率穩(wěn)定度的測量和頻率比對:這一部分介紹了衡量基準(zhǔn)源好壞的判斷方法，包括長期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度；穩(wěn)定度的時(shí)域表征和頻域表征等內(nèi)容。第二頁，共四十九頁，2022年，8月28日（4）掌握頻率與周期的基本概念和關(guān)系，了解幾種測頻率的方法；掌握電子計(jì)數(shù)器的基本原理，電子計(jì)數(shù)器測頻和測周期的方法及測量中的測量誤差的處理方法。時(shí)間和頻率是電子技術(shù)中兩個(gè)重要的基本參量，其它許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都與頻率有著十分密切的關(guān)系。目前，在電子測量中，時(shí)間和頻率測量精確度是最高的，在檢測技術(shù)中，常將一些非電量或其它電參量轉(zhuǎn)換成頻率進(jìn)行測量。第三頁，共四十九頁，2022年，8月28日(一)時(shí)間、頻率和周期的基本概念時(shí)間是國際單位制中7個(gè)基本物理量之一。它的基本單位是秒?！皶r(shí)間”有兩個(gè)含義，一是指“時(shí)刻”，指某事件發(fā)生的瞬間。二是指“間隔”，即兩個(gè)時(shí)刻之間的間隔，表示該事件持續(xù)了多久。頻率定義:為相同的現(xiàn)象在單位時(shí)間內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)。周期:則是指出現(xiàn)相同現(xiàn)象的最小時(shí)間間隔。兩者之間關(guān)系可以表示成:頻率和周期從不同的側(cè)面來描述周期現(xiàn)象的,二者互為倒數(shù),只要測得一個(gè)量值就可以換算出另一個(gè)量值。第四頁，共四十九頁，2022年，8月28日頻段的劃分和常用測頻方法：國際上規(guī)定30KHZ以下為甚低頻、超低頻段，30KHZ以上每10倍頻程依衣劃分為低、中、高、甚高、特高、超高等頻段。有一般電子技術(shù)中，把20HZ—20KHZ范圍，稱為音頻；20KHZ—10MHZ為視頻，30KHZ—幾十GHZ稱為射頻。在電子測量中，常以30KHZ為界，其以下則稱為低頻測量，其以上稱為高頻測量。還有一種劃分方法，以100KHZ（或1MHZ）為界，其以下則稱為低頻測量，其以上稱為高頻測量。一般正弦信號都是以后一種方式劃分的。第五頁，共四十九頁，2022年，8月28日時(shí)頻基準(zhǔn)：時(shí)間單位是秒，其定義曾作過三次重大修改。1、世界時(shí)“UT”秒：最早的時(shí)間（頻率）標(biāo)準(zhǔn)是由天文觀測得到的，以地球自轉(zhuǎn)周期為標(biāo)準(zhǔn)測定的時(shí)間稱為世界時(shí)（UT），定義地球自轉(zhuǎn)周期的1/86400為世界時(shí)的1秒。2、原子時(shí)（AT）秒：為了尋求更加恒定，又能迅速測定的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，人們從宏觀世界轉(zhuǎn)向微觀世界、利用原子能級躍遷頻率作為計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)。這樣，時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)改由頻率標(biāo)準(zhǔn)來定義。1967年10月,第13屆國際計(jì)量大會正式通過了秒的定義:

第六頁，共四十九頁，2022年，8月28日秒是原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級[]和[]之間躍遷頻率相應(yīng)的射線束持續(xù)9192631770個(gè)周期的時(shí)間”。以此為標(biāo)準(zhǔn)定義出的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)稱為原子時(shí)秒。第七頁，共四十九頁，2022年，8月28日3、協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）秒：協(xié)調(diào)世界時(shí)“秒”是原子時(shí)和世界時(shí)折中的產(chǎn)物，即用閏秒的方法來對天文時(shí)進(jìn)行修正。這樣，國際上則可采用協(xié)調(diào)世界時(shí)來發(fā)送時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，既擺脫了天文定義，又使準(zhǔn)確度提高4—5個(gè)數(shù)量級?，F(xiàn)在，各國標(biāo)準(zhǔn)時(shí)號發(fā)播臺所發(fā)送的就是世界協(xié)調(diào)時(shí)，我國的中國計(jì)量科學(xué)院、陜西天文臺、上海天文臺都建立了地方原子時(shí)，參加了國際原子時(shí)（ATI），與全世界200多臺原子鐘連網(wǎng)進(jìn)行加權(quán)修正，作為我國時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)由中央人民廣播電臺發(fā)布。第八頁，共四十九頁，2022年，8月28日現(xiàn)在已明確:時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和頻率標(biāo)準(zhǔn)具有同一性，可以用時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出頻率標(biāo)準(zhǔn)，也可由頻率標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，故通常統(tǒng)稱為時(shí)頻標(biāo)準(zhǔn)。第九頁，共四十九頁，2022年，8月28日

（二）時(shí)間與頻率測量的特點(diǎn)

⑴測量精度高:在電子技術(shù)各參數(shù)中，頻率測量的精確度是最高的，因而可以利用某種確定的函數(shù)關(guān)系把其他電參數(shù)的精確測量轉(zhuǎn)換為頻率的測量。⑵應(yīng)用范圍廣:現(xiàn)代科技所涉及的頻率范圍是極其寬廣的，從百分之一赫茲甚至更低頻率開始，一直到赫茲以上。因此電子學(xué)和其他領(lǐng)域的研究工作都離不開頻率測量。⑶自動化程度高:時(shí)頻測量極易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。電子計(jì)數(shù)器利用數(shù)字電路的各種邏輯功能很容易實(shí)現(xiàn)自動重復(fù)測量、自動選擇量程、測量結(jié)果自動顯示等。⑷測量速度快:由于數(shù)字式儀器實(shí)現(xiàn)了測量自動化，因此不但操作簡便，而且大大加快了測量速度。第十頁，共四十九頁，2022年，8月28日（三）頻率測量的基本方法（后續(xù)具體介紹）1、無源測頻法：利用電路頻率響應(yīng)來測量頻率的方法稱為無源測頻法。無源測頻法分為諧振法和電橋法兩種。2、有源比較測頻法：將被測頻率與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有源信號相比較的測量方法稱為有源比較測頻法，常用的有源比較測頻法有拍頻法、差頻法和示波器測頻法。拍頻法是將標(biāo)準(zhǔn)頻率與被測頻率疊加，通過指示器（電壓表或示波器）來判別,適用于音頻的測量。差頻法是將標(biāo)準(zhǔn)信號與被測信號進(jìn)行混合以得到一個(gè)差頻信號，通過放大后由儀表指示，適用于幾十兆以上信號的測量。3、計(jì)數(shù)法：計(jì)數(shù)法測頻有電容充放電式及電子計(jì)數(shù)式兩種。電子計(jì)數(shù)器測頻法是利用電子計(jì)數(shù)器顯示單位時(shí)間內(nèi)通過被測信號的周期個(gè)數(shù)來實(shí)現(xiàn)頻率的測量，是目前最好的測頻方法，本章作重點(diǎn)介紹。第十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日

通用計(jì)數(shù)器除主門、計(jì)數(shù)電路和數(shù)字顯示器外，還包括兩個(gè)放大整形電路和一個(gè)門控雙穩(wěn)觸發(fā)器。從A通道輸入頻率為fA的A信號，經(jīng)放大、整形變換為計(jì)數(shù)脈沖信號，接至閘門“1”端。從B通道輸入頻率為fB的B信號，也經(jīng)放大、整形變換為周期為TB的矩形脈沖信號。這個(gè)矩形脈沖信號接至主門“2”端以觸發(fā)門控雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使它輸出一個(gè)寬度為TB的門控時(shí)間脈沖信號（開門脈沖），控制閘門的開門時(shí)間。4.2通用電子計(jì)數(shù)器第十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日4．2．1電子計(jì)數(shù)器主要電路技術(shù)(一)電路組成及各部分作用:電子計(jì)數(shù)器由輸入電路、計(jì)數(shù)顯示電路、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路、邏輯控制電路構(gòu)成。1、輸入電路：又稱為輸入通道。其作用是接受被測信號，并對它進(jìn)行放大和整形然后送入主門（閘門）。一般設(shè)置2個(gè)或3個(gè)輸入通道，記作A、B、C。A通道用于測頻、自校；B通道用于測周；B、C通道合起來測時(shí)間間隔；A、B通道合起來測頻率比。第十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日2、計(jì)數(shù)顯示電路：它是一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)顯示電路，用于脈沖計(jì)數(shù)，并以十進(jìn)制方式顯示計(jì)數(shù)結(jié)果。３、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路：由石英振蕩器提供，作為內(nèi)部時(shí)間基準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間經(jīng)放大整形和一系列的十進(jìn)制分頻后，產(chǎn)生用于計(jì)數(shù)的時(shí)標(biāo)信號（10MHZ、1MHZ、100KHZ等）以及控制閘門的時(shí)基信號（1ns、10ms、0.1s、1s、10s等）這部分電路應(yīng)具有準(zhǔn)確性和多值性。４、邏輯控制電路：產(chǎn)生各種控制信號，用于控制電子計(jì)數(shù)器各單元電路的工作。工作程序是：測量準(zhǔn)備、計(jì)數(shù)、顯示、復(fù)零、準(zhǔn)備下一次等階段。第十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日(二)電子計(jì)數(shù)器主要技術(shù)指標(biāo)１、測試性能：主要指儀器所具備的測試功能如測頻率周期等。２、測量范圍：指在不同功能下的有效測量范圍。３、輸入特性：電子計(jì)數(shù)器一般有２－３個(gè)輸入通道，測試不同的參數(shù)時(shí)，被測信號要經(jīng)不同的輸入通道輸入儀器。主要包括：輸入耦合方式，一般有ＡＣ和ＤＣ兩種。輸入靈敏度，最高輸入電壓、輸入阻抗、４、閘門時(shí)間和時(shí)標(biāo)：由機(jī)內(nèi)時(shí)標(biāo)信號源所能提供的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號決定。５、顯示及工作方式：包括顯示位數(shù)、顯示時(shí)間、顯示器件、顯示方式（有記憶和非記憶兩種）、輸出。第十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日(三)電子計(jì)數(shù)器的工作過程：1、準(zhǔn)備期：是使各計(jì)數(shù)電路回到原始狀態(tài)，并抹掉讀數(shù)，這一過程稱為“復(fù)零”。2、測量期：通過閘門信號選擇開關(guān)從時(shí)基電路選取1HZ

頻標(biāo)信號作為開門時(shí)間控制信號。門控雙穩(wěn)在1HZ頻標(biāo)信號的觸發(fā)下產(chǎn)生秒脈沖，使門準(zhǔn)確地開啟1S，在這1S時(shí)間內(nèi)，輸入信號通過主門到計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)這段時(shí)間稱為測量時(shí)間。第十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日3、顯示期：在一次測量完畢后，關(guān)閉主門，把計(jì)數(shù)結(jié)果送到顯示電路去顯示。為了便于讀取或記錄測量結(jié)果，顯示的讀數(shù)應(yīng)當(dāng)保持一定時(shí)間（顯示時(shí)間通?？烧{(diào)）在這段時(shí)間內(nèi)，主門應(yīng)當(dāng)被閉鎖，這段時(shí)間稱為顯示時(shí)間。顯示完成后，再做下一次測量的準(zhǔn)備工作。電子計(jì)數(shù)器測頻原理實(shí)質(zhì)上是以比較法為基礎(chǔ)的，它將被測信號頻率和已知的時(shí)基信號頻率相比，將相比的結(jié)果以數(shù)字的形式顯示出來。第十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日4．2．3電子計(jì)數(shù)器測量頻率1．測頻的基本原理:待測信號從A端輸入，經(jīng)放大整形電路變成方波，加到與門的一個(gè)輸入端，該與門起著閘門作用。在與門的第二個(gè)輸入端加閘門控制信號，控制信號為低電平時(shí)，閘門關(guān)閉，無信號進(jìn)入計(jì)數(shù)器，控制信號為高電平時(shí)，閘門開啟，整形脈沖進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。控制信號經(jīng)1s后再次為低電平，閘門開啟恰為1s，1s內(nèi)Ｎ個(gè)脈沖進(jìn)入計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器即顯示出頻率值（或經(jīng)計(jì)算顯示周期值）第十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日

放大

整形主門門控信號晶體振蕩分頻電路計(jì)數(shù)譯碼顯示邏輯控制Tx

電子計(jì)數(shù)器測頻原理框圖A端輸入被測信號第十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日

工作波形圖所謂“頻率”就是周期性信號在單位時(shí)間（1秒）內(nèi)變化的次數(shù)。即f=N/T

式中Ｔ：單位時(shí)間；Ｎ：周期性現(xiàn)象的重復(fù)次數(shù)。只有在閘門開啟時(shí)間內(nèi)，被計(jì)數(shù)的脈沖才能通過閘門，并由十進(jìn)制電子計(jì)數(shù)器對計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的多少，由閘門開啟的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和輸入信號頻率決定。即：

（式4－１）第二十頁，共四十九頁，2022年，8月28日2．測頻方法的誤差分析測頻方法的誤差主要有三類：（1）量化誤差：將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量所產(chǎn)生的誤差叫量化誤差。是由于用于計(jì)數(shù)的時(shí)標(biāo)脈沖與控制主門的被測周期不同步而引起的。（2）觸發(fā)誤差：測量周期時(shí)，被測信號經(jīng)放大、整形、轉(zhuǎn)換為門控信號，轉(zhuǎn)換過程中存在著各種干擾和噪聲影響，利用施密特電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，觸發(fā)電平本身也可能產(chǎn)生抖動，從而引入觸發(fā)誤差。所以這也稱為轉(zhuǎn)換誤差。（一般不考慮）（3）標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差：電子計(jì)數(shù)器在測量時(shí)，都是以晶振產(chǎn)生的各種時(shí)基和時(shí)標(biāo)信號作為基準(zhǔn)的，晶體振蕩器不穩(wěn)定將引起誤差。第二十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日3.測量頻率的誤差計(jì)算頻率測量在正常測量時(shí)觸發(fā)誤差可不考慮，因此，頻率測量誤差可認(rèn)為是由量化誤差和晶振誤差兩個(gè)因素引起的。這兩個(gè)因素都與計(jì)數(shù)過程有關(guān)。根據(jù)式4－１，并根據(jù)誤差的合成公式，可求得測頻誤差為：式中，第一項(xiàng)量化誤差，，是數(shù)字化儀器所特有的計(jì)數(shù)誤差。第二項(xiàng)門控信號寬度不準(zhǔn)確引起的測量誤差。具體分析如下：１）量化誤差或稱誤差在測頻時(shí)，由于標(biāo)準(zhǔn)閘門時(shí)間與被測信號脈沖之間沒有必然的聯(lián)系，它們在時(shí)間關(guān)系上是完全任意的，這就造成在閘門時(shí)間相同的情況下，計(jì)數(shù)器所得的數(shù)卻不一定相同。根據(jù)推導(dǎo)（114頁），最大計(jì)數(shù)誤差為個(gè)數(shù)。根據(jù)式4－１，可寫成：第二十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日在測頻時(shí)，由于閘門開啟時(shí)間和被計(jì)數(shù)脈沖周期不成整數(shù)倍，在開始和結(jié)束時(shí)產(chǎn)生零頭時(shí)間如圖:第二十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日據(jù)圖分析：第二十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日式中：閘門時(shí)間；被測頻率；根據(jù)上面分析可知，不管計(jì)數(shù)值Ｎ為多少，其最大計(jì)數(shù)誤差不超過個(gè)計(jì)數(shù)單位，故又稱為“誤差”。當(dāng)一定時(shí)，增大閘門時(shí)間可減小誤差對測頻誤差的影響。２）閘門時(shí)間誤差（標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間誤差）也稱標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差：影響頻率測量誤差的另一因素，是閘門開啟時(shí)間的相對誤差它決定于晶振的頻率穩(wěn)定度、準(zhǔn)確度、分頻電路和閘門開關(guān)速度及其穩(wěn)定性等因素。閘門信號是由晶振信號分頻而得的，設(shè)晶振頻率為（周期為）分頻系數(shù)為m，所以有：由誤差合成定理，閘門時(shí)間相對誤差為：

此式表明：閘門時(shí)間相對誤差在數(shù)值上等于晶振頻率的相對誤差。第二十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日結(jié)論：計(jì)數(shù)器直接測頻的誤差主要有兩項(xiàng)，即誤差和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差。一般總誤差可采用分項(xiàng)誤差絕對值合成即：第二十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日小結(jié):第二十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日測量低頻時(shí),由于誤差產(chǎn)生的測頻誤差大得驚人,所以測量時(shí)不宜采用直接測頻方法。以上是計(jì)數(shù)器測頻誤差分析。第二十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日4．2．4電子計(jì)數(shù)器測量周期通過上面的分析可知，當(dāng)較低時(shí)，利用計(jì)數(shù)器直接測頻，由誤差所引起的測頻誤差將會大到不能允許的程度。所以為了減小誤差的影響，提高測量低頻時(shí)的準(zhǔn)確度，可考慮把被測信號的周期作為閘門時(shí)間，把標(biāo)準(zhǔn)頻率作為計(jì)數(shù)脈沖，先測出，然后計(jì)算：，這樣測周的基本原理與測頻相反，即由被測信號控制主門打開，而用時(shí)標(biāo)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，所以實(shí)質(zhì)上也是比較測量方法。主門門控信號被測信號晶體振蕩分頻電路計(jì)數(shù)譯碼顯示邏輯控制放大整形TS

測周的基本原理圖第二十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日2．測周方法的誤差分析由測量誤差的分類可知，三類誤差都會對周期測量產(chǎn)生影響。但標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差一般可忽略不計(jì)。下面分析當(dāng)不存在觸發(fā)誤差時(shí)，計(jì)數(shù)器本身產(chǎn)生的測量誤差：由周期的公式可知：，結(jié)合誤差合成公式，可求得測量周期的誤差為：或：式中：——晶振不穩(wěn)定引起的測量誤差。

——量化誤差。當(dāng)不考慮晶振的影響時(shí)，則有：由上式可知，測量周期誤差隨被測頻率的升高而增大，這與測頻誤差剛好相反，因此，當(dāng)僅考慮計(jì)數(shù)器本身的測量誤差時(shí)，如果較低，應(yīng)采用測周法，若較高時(shí)，則應(yīng)采用測頻法。第三十頁，共四十九頁，2022年，8月28日中界頻率：測頻誤差是隨著被測頻率的增高而減小的；測周誤差是隨著被測頻率的降低而減小的。因此，會在某個(gè)點(diǎn)上，出現(xiàn)測頻、測周誤差相等的情況。那么這個(gè)測量誤差相等的這個(gè)頻率稱為中界頻率。如何求這個(gè)中界頻率呢？1、由于中界頻率點(diǎn)測頻與測周誤差相等,得：2、將測頻與測周的量化誤差表達(dá)式聯(lián)立得：令則：式中，為中界頻率；為標(biāo)準(zhǔn)頻率；為閘門間。第三十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日減小誤差的方法①選擇準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度高的晶振作為時(shí)標(biāo)信號發(fā)生器，以減小閘門時(shí)間誤差。②在不使計(jì)數(shù)器產(chǎn)生溢出的前提下，加大分頻器的分頻系數(shù)k，擴(kuò)大主門的開啟時(shí)間，以減小量化誤差的影響。③當(dāng)被測信號頻率較低時(shí)，用測頻方法測得的頻率誤差較大，應(yīng)選用其它方法進(jìn)行測量。④對隨機(jī)的計(jì)數(shù)誤差，可提高信噪比或調(diào)小通道增益來減小誤差程度。第三十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日4．2．5電子計(jì)數(shù)器累加計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)累加計(jì)數(shù)是指在一定的時(shí)間間隔內(nèi)，對某個(gè)事件發(fā)生的總數(shù)進(jìn)行測量。如下圖，門控時(shí)間為所選定的時(shí)間。由于在累加計(jì)數(shù)中，所選的測量時(shí)間往往較長，因此門控時(shí)間也較長，對控制門的開關(guān)速度就要求不高。主門的啟閉除了本地手控外，還可以遠(yuǎn)地程控。如果計(jì)數(shù)器對內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號（秒、毫秒、微秒信號）進(jìn)行計(jì)數(shù)，主門用本控或遠(yuǎn)控，則顯示的累計(jì)數(shù)值為經(jīng)歷的總時(shí)間。此時(shí)，計(jì)數(shù)器的功能類同于電子秒表，它計(jì)時(shí)精確，可用于工業(yè)生產(chǎn)的定時(shí)控制。第三十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日累加計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)的原理圖主門門控信號計(jì)數(shù)譯碼顯示被測信號放大整形開始停止第三十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日4．2．6電子計(jì)數(shù)器測量頻率比頻率比是指加于A、B兩路的信號源的頻率比值其工作原理如圖所示，計(jì)數(shù)值N直接表示了兩個(gè)被測頻率的比值。為了正確地測出其頻率比值，應(yīng)使兩個(gè)被測頻率的較高者加于A通道，較低者加于B通道。與多周期測量一樣，為了提高測量精度，可擴(kuò)展被測信號的周期個(gè)數(shù)。應(yīng)用頻率比測量功能，可方便地測得電路的分頻或倍頻系數(shù)。TA門控信號fA

A通道

B通道主門fB譯碼顯示計(jì)數(shù)TB頻率比測量的原理圖第三十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日4．2．7電子計(jì)數(shù)器測量時(shí)間間隔周期測量本質(zhì)上是時(shí)間間隔的測量，這里講的時(shí)間間隔的測量擴(kuò)展到同一信號兩個(gè)不同點(diǎn)之間的時(shí)間間隔的測量，例如脈沖寬度的測量或者兩個(gè)波形上兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔等。如圖，兩個(gè)獨(dú)立的輸入通道B和C可分別設(shè)置觸發(fā)電平和觸發(fā)極性。輸入通道B為起始通道，用來開通主門，而來自輸入通道C的信號為計(jì)數(shù)器的終止信號。當(dāng)跨接入兩個(gè)輸入端的選擇開關(guān)S斷開時(shí)，兩個(gè)通道是完全獨(dú)立的，來自兩個(gè)信號源的信號控制計(jì)數(shù)器工作；當(dāng)S閉合后，兩個(gè)輸入端并聯(lián)，僅一個(gè)信號加到計(jì)數(shù)器，但可獨(dú)立地選擇觸發(fā)電平和觸發(fā)極性。第三十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日時(shí)間間隔測量的原理圖門控信號分頻電路主門譯碼顯示計(jì)數(shù)TSTB—C晶體振蕩開啟I起始觸發(fā)器停止

B通道

C通道終止觸發(fā)器TB-C第三十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日4．2．8電子計(jì)數(shù)器的自校在用計(jì)數(shù)器作各種參數(shù)的測量之前，為了檢驗(yàn)儀器本身邏輯關(guān)系是否正確，電子計(jì)數(shù)器中設(shè)置有自檢（或稱自校）功能。自校的實(shí)質(zhì)就是機(jī)內(nèi)時(shí)基對機(jī)內(nèi)時(shí)標(biāo)的控制計(jì)數(shù)測量。在正常的機(jī)內(nèi)邏輯工作條件下，由于時(shí)基、時(shí)標(biāo)都是已知的，因此，由所決定的讀數(shù)N也應(yīng)已知，如果計(jì)數(shù)值與此值相同，則表明機(jī)內(nèi)的邏輯正常，反之異常。自校時(shí)，理論上也不存在個(gè)字的量化誤差。TS譯碼顯示計(jì)數(shù)TC門控信號主門時(shí)標(biāo)選擇晶體振蕩倍頻電路時(shí)基選擇分頻電路

自校檢驗(yàn)的框圖第三十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日4.2.9測量時(shí)間和頻率的具體方法一、諧振法測頻改變可變電容器C，使回路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)回路電流I達(dá)到最大，如用與電容串聯(lián)相接的電流表指示也將達(dá)到最大。被測頻率用下式計(jì)算：L1

LC諧振法測頻原理圖MVAL2Cfx

第三十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日二、電橋法測頻電橋法測頻是利用交流電橋平衡條件與加在該電橋中的交流工作信號頻率有關(guān)的特性來進(jìn)行的。交流電橋種類很多，最常用的是文氏電橋。第四十頁，共四十九頁，2022年，8月28日第四十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、比較法測頻比較法測頻就是用標(biāo)準(zhǔn)頻率與被測頻率進(jìn)行比較，當(dāng)把標(biāo)準(zhǔn)頻率調(diào)節(jié)到與被測頻率相等時(shí)，指零儀表指零，此時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)頻率即為被測頻率值。比較法測頻可分為拍頻法測頻與差頻法測頻兩種。四、示波器測頻用示波器測量頻率有兩種方法。一是將被測信號和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號加到示波器的Y通道，在熒光屏上測量被測信號的周期；另一種是將被測信號分別加到示波器的X通道和Y通道，觀測熒光屏上顯示的李沙育圖形。第四十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日時(shí)域反映的是幅度V與時(shí)間T的關(guān)系，如示波器；頻域反映的是幅度V與頻率F的關(guān)系，如頻譜儀。調(diào)制域是20世紀(jì)八十年代末提出的新概念，反映的是頻率F與時(shí)間T的關(guān)系。這樣可以對一個(gè)調(diào)制信號進(jìn)行三維觀測，從三個(gè)方面去分析研究。一些從時(shí)域和頻域無法觀察到的現(xiàn)象在調(diào)制域可以觀測到了。如能精確測出鎖相環(huán)路中壓控振蕩器的階躍響應(yīng)，能從儀器顯示屏上看到環(huán)路的捕捉過程，能精確地測出階躍前后的頻率，躍變中的過沖、振鈴、上升時(shí)間及新頻率的建立時(shí)間等，可用來測量數(shù)字通信系統(tǒng)中數(shù)字脈沖間隔的抖動、通過監(jiān)測換能器還可用來測量磁帶、磁盤、光盤驅(qū)動器及打印機(jī)、繪圖儀等設(shè)備的抖動特性。應(yīng)用前景日益廣泛。這是常規(guī)儀器無法做得到的4.3調(diào)制域測量第四十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日1、調(diào)制域分析的關(guān)鍵技術(shù)：調(diào)制域分析主要研究頻率隨時(shí)間變化的情況，因此其關(guān)鍵技術(shù)為實(shí)現(xiàn)動態(tài)連續(xù)地測量頻率。2、調(diào)制域分析儀的應(yīng)用：1）直接觀測頻率變化（調(diào)制）：由于它不存在頻率計(jì)數(shù)器的兩次測量的死區(qū)時(shí)間，可連續(xù)對頻率進(jìn)行測量，描繪出各種隨時(shí)間變化的測量結(jié)果。是一種分析信號的良好方法。在調(diào)制域分析儀中，X軸表示測量所經(jīng)歷的時(shí)間，這與示波器是一樣的，不同的是，Y軸顯示的是信號的頻率、時(shí)間間隔或相位，而非電壓的幅值。第四十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日2）信號抖動測試：是對某一隨時(shí)間變化的時(shí)間偏移的測量結(jié)果，進(jìn)行這種測量的目的是觀察時(shí)鐘信號的抖動。3）對抖動的頻譜分析：調(diào)制域分析儀可以獲得信號抖動的完整圖像。以便查找原因進(jìn)行排查。4）在跳頻通信對抗中的應(yīng)用：以通信對抗中，跳頻通信具有較強(qiáng)的抗檢測、抗干擾能力，是現(xiàn)代軍事通信的重要制式。它能在高速連續(xù)不規(guī)