【正文】 （ 2）最大分辨率為： 100ns－ ＝ ＝100ps。經(jīng)過(guò) 100個(gè)周期的追趕，兩時(shí)標(biāo)重合，求被測(cè)時(shí)間間隔 τ以及這種方法所能達(dá)到的最大分辨率。由于時(shí)標(biāo)為 ， 在 ： 107 ＝ 50000，所以量化誤差為：1/50000＝ ％ (2) 為了確定是采用測(cè)頻還是測(cè)周的方法，必須先求中界頻率 ： （ P163公式） 代入數(shù)值可得： ， 因此當(dāng) fx小于 ，宜選用測(cè)周的方法；當(dāng) fx大于，宜選用測(cè)頻的方法。 1誤差所引起的測(cè)量誤差； （ 2）從減少 177。測(cè)頻分辨力為多少？若被測(cè)頻率為 10KHz，量化誤差（相對(duì)誤差值）為多少？如果該計(jì)數(shù)器的最大閘門(mén)時(shí)間為 10s，則在顯示不溢出的情況下，測(cè)量頻率的上限為何值？ 解 （ 1）測(cè)量分辨率＝（ 1/）＝ 10Hz （ 2）在 ： 10KHz ＝ 1000， 則量化誤差的相對(duì)值為： 1/1000＝ ％ （ 3）為了顯示不溢出，則在 10s的最大閘門(mén)時(shí)間內(nèi)計(jì)得的值不能超過(guò) 105，由此可得測(cè)量頻率的上限值為：105/10s＝ 10KHz 第 98頁(yè) 欲用電子計(jì)數(shù)器測(cè)量一個(gè) fx=200Hz的信號(hào)頻率，采用測(cè)頻（選閘門(mén)時(shí)間為 1s）和測(cè)周（選時(shí)標(biāo)為 ）兩種方法。 連續(xù)采樣速率： 10MHz。 國(guó)際先進(jìn)水平 的調(diào)制域分析儀達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)為： 直接測(cè)量頻率： 10Hz~500MHz。 國(guó)外從 80年代起 開(kāi)始調(diào)制域分析儀研制 (如 HP5371A、 5373A）。如下圖。 T Line21 Line11 Line31 Line41 Line11 第 95頁(yè) 4）調(diào)制域分析的應(yīng)用 ◆典型應(yīng)用 —— 調(diào)制參數(shù)的測(cè)試： 頻率調(diào)制是通信系統(tǒng)所用的很多調(diào)制電路的基礎(chǔ)。 圖中， T為一套硬件的最小采樣時(shí)間，當(dāng)采用 4套硬件時(shí)，整機(jī)工作速度將提高 4倍。 第 94頁(yè) ◆ 采用流水作業(yè)法提高測(cè)量速度 流水作業(yè)法：即用幾套相同的硬件順序、連貫地工作，從而提高整體的采樣速率。但 時(shí)基頻率的提高將給器件的選擇和電路設(shè)計(jì)帶來(lái)困難。 m inTT ? 內(nèi) 插 計(jì) 數(shù) 器 穩(wěn) 定 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 計(jì) 數(shù) 器 清 零＋ T ＋ T ＋ T第 93頁(yè) ◆ 內(nèi)插時(shí)間 在使用模擬內(nèi)插法時(shí)，設(shè)開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)脈沖的最大寬度為 Tm(兩個(gè)零頭時(shí)間 )，放大倍數(shù)為 K，則內(nèi)插時(shí)間為： KTm。 第 90頁(yè) 事件信號(hào)門(mén)控信號(hào)正反同步信號(hào)M1M2時(shí)間信號(hào)N1N2計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)1t? 2t?讀、清零讀、清零讀、清零讀、清零 ?工作原理波形圖 第 91頁(yè) ◆ 原理框圖 D觸發(fā)器C L KD可程控分頻器時(shí)基事件計(jì)數(shù)器M1事件計(jì)數(shù)器M2時(shí)間計(jì)數(shù)器N2時(shí)間計(jì)數(shù)器N1存儲(chǔ)器1讀寫(xiě)控制電路1讀寫(xiě)控制電路2存儲(chǔ)器2門(mén)控事件控制信號(hào)T0第 92頁(yè) 3） 提高測(cè)量速度與分辨力的方法 ◆ 采用同步和內(nèi)插技術(shù)提高分辨力 兩組基本計(jì)數(shù)器均采用雙計(jì)數(shù)器 (事件計(jì)數(shù)器和時(shí)間計(jì)數(shù)器 )且閘門(mén)由輸入信號(hào)同步 ， 同時(shí)采用內(nèi)插技術(shù)進(jìn)一步提高分辨力 。當(dāng)一組計(jì)數(shù)器工作時(shí)，另一組計(jì)數(shù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示等工作。為此，就要使用無(wú)間隙計(jì)數(shù)器方案 。 如下圖所示 ， 采樣點(diǎn) A作為時(shí)間起始點(diǎn) t0， 則： 在采樣點(diǎn) B得到事件周期值 M1和時(shí)間標(biāo)記： (T0為時(shí)標(biāo) ) 在采樣點(diǎn) C得到事件周期值 M2和時(shí)間標(biāo)記： 于是 ， B點(diǎn)的頻率為： 同理 ， C點(diǎn)的頻率為 如此連續(xù)不斷地測(cè)量下去就得到了 時(shí)頻曲線 。則可得到 采樣時(shí)間內(nèi)的平均頻率值。因?yàn)樗袦y(cè)量都需要一定的采樣時(shí)間（閘門(mén)時(shí)間），測(cè)量結(jié)果則為該 采樣時(shí)間內(nèi)的平均頻率 。 f(t)也代表了時(shí)間 t時(shí)的 瞬時(shí)頻率 。 為人們對(duì)復(fù)雜信號(hào)的測(cè)試和分析提供了方便直觀的方法 ， 解決了一些難以用傳統(tǒng)方法或不可能用傳統(tǒng)方法解決的難題 。 調(diào)制域測(cè)量 第 86頁(yè) 2） 調(diào)制域測(cè)量的意義 調(diào)制域描繪出了頻率 、 時(shí)間間隔或相位等隨時(shí)間的變化曲線 。 ◆調(diào)制域分析儀 能夠 完成調(diào)制域分析的測(cè)量?jī)x器 稱(chēng)為調(diào)制域分析儀。 調(diào)制域 即指由頻率軸 (F)和時(shí)間軸 (T)共同構(gòu)成的平面域 。 第 82頁(yè) 頻率穩(wěn)定度的測(cè)量（略） 第 83頁(yè) 測(cè)量技術(shù) 調(diào)制域測(cè)量 1）調(diào)制域測(cè)量 2）調(diào)制域測(cè)量的意義 1）瞬時(shí)頻率測(cè)量原理 2）無(wú)間隔計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn) 3）提高測(cè)量速度與分辨力的方法 4）調(diào)制域分析的應(yīng)用 5）發(fā)展動(dòng)態(tài) 第 84頁(yè) 調(diào)制域測(cè)量 1）調(diào)制域測(cè)量 ◆時(shí)域與頻域分析的局限性 一個(gè)實(shí)際的信號(hào)可以從時(shí)域和頻域進(jìn)行描述和分析，時(shí)域分析可以了解信號(hào)波形（幅值）隨時(shí)間的直觀變化；頻域分析則可以了解信號(hào)中所含頻譜分量，但是，卻不能把握 各頻譜分量在何時(shí)出現(xiàn) 。 圖中表示了實(shí)際頻率 隨時(shí)間的變化，由圖 可得頻率穩(wěn)定度 K： K表示了在 t1t2時(shí)間 內(nèi)的相對(duì)頻率漂移（即 頻率準(zhǔn)確度的變化） 。 多數(shù)高穩(wěn)定的石英振蕩器，經(jīng)過(guò)足夠時(shí)間的預(yù)熱后，其頻率的老化漂移往往呈現(xiàn)良好的線性 (增加或減少 )。 長(zhǎng)期 —— 年、月、日；短期 —— 秒級(jí)。它表征頻率源維持其工作于恒定頻率上的能力。 因此，頻率準(zhǔn)確度只能表示當(dāng)前測(cè)量（取樣時(shí)間）的準(zhǔn)確度，它是時(shí)間 t的函數(shù)。 1）頻率穩(wěn)定度 ◆ 頻率準(zhǔn)確度 頻率源輸出的實(shí)際頻率值 fx對(duì)其標(biāo)稱(chēng)值 f0的相對(duì)頻率偏差。校準(zhǔn)方法為將晶體振蕩器輸出作為被測(cè)信號(hào)，用上一級(jí)更準(zhǔn)確的頻率標(biāo)準(zhǔn)為參考，進(jìn)行測(cè)量 —— 稱(chēng)為 “頻率計(jì)量” 。 fx 第 77頁(yè) 頻率穩(wěn)定度測(cè)量和頻率比對(duì) 頻率穩(wěn)定度的表征 1）頻率穩(wěn)定度 2）長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度的表征 3）短期頻率穩(wěn)定度的表征 阿侖方差的測(cè)量 第 78頁(yè) 頻率穩(wěn)定度的表征 電子計(jì)數(shù)器基于 比較測(cè)量法原理 ，其時(shí)間、頻率的參考標(biāo)準(zhǔn)為內(nèi)部晶體振蕩器。 原理框圖如下： 當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí)，有： 式中， fs為已知的標(biāo)準(zhǔn)頻率，計(jì)數(shù)器直接對(duì) fL計(jì)數(shù)，但為得到fx，還需 確定 N值 。 ? 變頻法特點(diǎn)：諧波 Nfs幅度低， 靈敏度低，但分辨力高 。 則 YIG應(yīng)調(diào)諧在 N=12次諧波上，即 Nfs=1200MHz，高位直接顯示 “ 12”。 這樣，便得到 fx=Nfs+fI。 第 75頁(yè) ? 微波計(jì)數(shù)器的顯示 ? 當(dāng) YIG調(diào)諧成功（選擇的諧波分量 Nfs被確定）后，控制電路 直接將 Nfs在高位上顯示 。 ? 掃描捕獲電路： 產(chǎn)生階梯波電流，控制 YIG的外加磁場(chǎng)，使 YIG的 諧振頻率從低到高步進(jìn)式地改變 ，從而可逐次選出不同的各次諧波。采用階躍恢復(fù)二極管，以產(chǎn)生豐富的諧波 Nfs。 [如 P171例 42] x s If N f f??混頻器 差頻放大器 電子計(jì)數(shù)器 諧波濾波器 諧波發(fā)生器 輸入 fx fI fs 1）變頻法原理 第 73頁(yè) 2）組成框圖 自動(dòng)變頻式微波計(jì)數(shù)器的原理方框圖如下圖所示。 第 72頁(yè) 電子計(jì)數(shù)器主機(jī)內(nèi)送出的標(biāo)準(zhǔn)頻率 fs，經(jīng)過(guò)諧波發(fā)生器產(chǎn)生高次諧波，再由諧波濾波器選出所需的諧波分量 Nfs，它與被測(cè)信號(hào) fx混頻出差頻 fI。 對(duì)于 幾十 GHz的微波計(jì)數(shù)器 ，主要采用 變頻法和置換法將輸入微波頻率信號(hào)變換成可直接計(jì)數(shù)的中頻。 第 69頁(yè) 基準(zhǔn)振蕩器倍頻器10MHz具有變?nèi)菡{(diào)相器的10M Hz回 路K AGC放大器＋E齊納噪聲源500MHz已調(diào)制時(shí)基脈沖50第 70頁(yè) 微波頻率測(cè)量技術(shù) 變頻法 1）變頻法原理 2）組成框圖 置換法 1）置換法原理 2）組成框圖 第 71頁(yè) 微波頻率測(cè)量技術(shù) 通用電子計(jì)數(shù)器 受內(nèi)部計(jì)數(shù)器等電路的工作速度的限制，對(duì)輸入信號(hào)直接計(jì)數(shù)存在 最高計(jì)數(shù)頻率的限制 。 ◆實(shí)現(xiàn)原理 采用齊納二極管產(chǎn)生的噪聲對(duì)時(shí)基脈沖進(jìn)行隨機(jī)相位調(diào)制，使時(shí)基脈沖具有隨機(jī)的相位抖動(dòng)。 第 67頁(yè) ● 設(shè)連續(xù)進(jìn)行有限次（ n次）測(cè)量，計(jì)數(shù)值分別為 NN … 、 Nn，其 算術(shù)平均值 為： 由于 N1≈N2 ≈… ≈N n ≈N，各次的量化誤差為： 對(duì)各單次測(cè)量的量化誤差采用均方根合成，根據(jù) 算術(shù)平均值的性質(zhì) ，其誤差將減小到單次測(cè)量的 即： 121 1 1 1...nN N N N? ? ? ?121 1 1 1...nN N N N? ? ? ?11xxxxTfT f Nn??? ? ? ?11 niiNNn ?? ?1/ n第 68頁(yè) 二、時(shí)基脈沖的隨機(jī)調(diào)相技術(shù) ◆ 平均法依賴(lài)于各單次測(cè)量的 量化誤差的隨機(jī)性 ，即要求 閘門(mén)開(kāi)啟 /關(guān)閉時(shí)刻和被測(cè)信號(hào)脈沖之間具有真正的隨機(jī)性。 ● 多次測(cè)量取平均 。此時(shí)，有： ? 由 ? 則，被測(cè)時(shí)間間隔為： ? 定義擴(kuò)展系數(shù) K， 則游標(biāo)時(shí)鐘周期用 K可表示為： 而 于是，被測(cè)時(shí)間間隔可寫(xiě)成： 可見(jiàn)， 數(shù)字游標(biāo)法將測(cè)時(shí)分辨力由 T01提高到了 T01/K。 第 64頁(yè) 起始脈沖 停止脈沖輸入信號(hào)開(kāi)門(mén)脈沖（Q1）(RS觸 發(fā)器)開(kāi)門(mén)脈沖（Q2）(D觸 發(fā)器)主時(shí)鐘（F01）游標(biāo)脈沖1（ F02）游標(biāo)脈沖2（ F02）x?0?1 2 3 4 5 6 7 8 96N2=6N0=8N1=4T01T02T02符合點(diǎn)2符合點(diǎn)1 1 2 3 4 51 2 3 4 51?2?游標(biāo)法示意圖◆ 如圖，設(shè)開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)時(shí)的兩個(gè)“零頭時(shí)間”為 ,開(kāi)門(mén)后同時(shí)啟動(dòng)主計(jì)數(shù)器和游標(biāo)脈沖 1計(jì)數(shù)，由于 T02T01，設(shè)經(jīng)過(guò) N1個(gè)計(jì)數(shù)值后 ,游標(biāo)脈沖與主脈沖重合 (圖中符合點(diǎn)1)。 如 T01=10ns， T02=11ns，則 Δ T0=T02－ T01=1ns。 F01F02 (T01T02)且 F01和 F02非常接近。 202 1000NTT ?12x 0 0)1000NNTN ???＝（第 63頁(yè) 游標(biāo)法 游標(biāo)法的原理 ◆ 數(shù)字式游標(biāo)法實(shí)現(xiàn)的原