第四章(二)时间频率测量ppt课件

1、第四章(二)时间与频率的丈量4.1概述4.2规范频率源4.3 数字丈量原理4.4电子计数器的组成原理和丈量功能4.5电子计数器的丈量误差4.6时频丈量技术4.1概述4.1.1 时间、频率的根本概念 1时间和频率的定义 2时频丈量的特点 3丈量方法概述4.1.2 电子计数器概述 1电子计数器的分类 2主要技术目的 3电子计数器的开展4.1.1 时间、频率的根本概念 1时间和频率的定义时间有两个含义： “时辰：即某个事件何时发生； “时间间隔：即某个时间相对于某一时辰继续了多久。频率的定义：周期信号在单位时间1s内的变化次数周期数。假设在一定时间间隔T内周期信号反复变化了N次，那么频率可表达为：f

2、N/T时间与频率的关系：可以相互转换。2) 时频丈量的特点最常见和最重要的丈量时间是7个根本国际单位之一，时间、频率是极为重要的物理量，在通讯、航空航天、武器配备、科学实验、医疗、工业自动化等民用和军事方面都存在时频丈量。丈量准确度高时间频率基准具有最高准确度可达10-14，校准比对方便，因此数字化时频丈量可到达很高的准确度。因此，许多物理量的丈量都转换为时频丈量。自动化程度高 丈量速度快4.1.1 时间、频率的根本概念3丈量方法概述频率的丈量方法可以分为：差频法拍频法示波法电桥法谐振法比较法直读法李沙育图形法测周期法模拟法频率丈量方法数字法电容充放电法电子计数器法数字化电子计数器法是时间、频

3、率丈量的主要方法，目前，电子计数器几乎取代了模拟式仪器。4.1.1 时间、频率的根本概念各种丈量方法有着不同的实现原理，其复杂程度不同。各种丈量方法有着不同的丈量准确度和适用的频率范围。数字化电子计数器法是时间、频率丈量的主要方法，是本章的重点。3丈量方法概述4.1.1 时间、频率的根本概念4.1.2 电子计数器概述1电子计数器的分类按功能可以分为如下四类： 1通用计数器：可丈量频率、频率比、周期、时间间隔、累加计数等。其丈量功能可扩展。 2频率计数器：其功能限于测频和计数。但测频范围往往很宽。 3时间计数器：以时间丈量为根底，可丈量周期、脉冲参数等，其测时分辨力和准确度很高。 4特种计数器:

4、具有特殊功能的计数器。包括可逆计数器、序列计数器、预置计数器等。用于工业测控。1电子计数器的分类按用途可分为：丈量用计数器和控制用计数器。按丈量范围可分为：1低速计数器低于10MHz 2中速计数器10100MHz 3高速计数器高于100MHz 4微波计数器180GHz 4.1.2 电子计数器概述2主要技术目的1丈量范围：毫赫几十GHz。2准确度：可达10-9以上。3晶振频率及稳定度：晶体振荡器是电子计数器的内部基准，普通要求高于所要求的丈量准确度的一个数量级10倍。输出频率为1MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz等，普通晶振稳定度为10-5，恒温晶振达10-710-9。4输入特性：包括耦

5、合方式DC、AC、触发电平可调、灵敏度10100mV、输入阻抗50 低阻和1M /25pF高阻等。5闸门时间(测频)：有1ms、10ms、100ms、1s、10s。6时标(测周)：有10ns、100ns、1ms、10ms。7显示：包括显示位数及显示方式等。4.1.2 电子计数器概述3电子计数器的开展丈量方法的不断开展：模拟数字技术智能化。丈量准确度和频率上限是电子计数器的两个重要目的，电子计数器的开展表达了这两个目的的不断提高及功能的扩展和完善。 例子： 通道：两个225MHz通道，也可选择第三个12.4GHz通道。 每秒12位的频率分辨率、150ps的时间间隔分辨率。 丈量功能：包括频率、频

6、率比、时间间隔、上升时间、下降时间、相位、占空比、正脉冲宽度、负脉冲宽度、总和、峰电压、时间间隔平均和时间间隔延迟。 处置功能：平均值、最小值、最大值和规范偏向。4.1.2 电子计数器概述4.2.1 原子时标的定义1967年10月，第13届国际计量大会正式经过了秒的新定义：“秒是Cs133原子基态的两个超精细构造能级之间跃迁频率相应的射线束继续9,192,631,770个周期的时间。1972年起实行，为全世界所接受。秒的定义由天文实物规范过渡到原子自然规范，准确度提高了4-5个量级，达510-14(相当于62万年1秒)，并仍在提高。4.2规范频率源4.2.1 原子时标p原子钟原子时标的实物仪器

7、，可用于时间、频率规范的发布和比对。铯原子钟准确度：10-1310-14。大铯钟，公用实验室高稳定度频率基准；小铯钟，频率任务基准。铷原子钟准确度： 10-11，体积小、分量轻，便于携带，可作为任务基准。氢原子钟短期稳定度高：10-1410-15，但准确度较低10-12。4.2.2 石英晶体振荡器电子计数器内部时间、频率基准采用石英晶体振荡器简称“晶振为基准信号源。基于压电效应产生稳定的频率输出。但是晶振频率易受温度影响其频率-温度特性曲线有拐点，在拐点处最平坦，普通晶体频率准确度为10-5。采用温度补偿或恒温措施恒定在拐点处的温度可得到高稳定、高准确的频率输出。恒温晶振的组成晶体振荡器的主要

8、目的有:输出频率:1MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz。 日动摇:210-10；日老化:110-10；秒稳:510-12。输出波形:正弦波；输出幅度:0.5Vrms(负载50)。几种不同类型的晶体振荡器目的晶振类型输出频率(MHz)日稳定度准确度普通1，1010-510-610-5温度补偿1，5，1010-610-710-6单恒温槽1，2.5，5，1010-710-910-610-8双恒温槽2.5，5，1010-910-11优于10-84.2.2 石英晶体振荡器4.2.2 石英晶体振荡器4.3 数字丈量原理1门控计数法丈量原理时间、频率量的特点 频率是在时间轴上无限延伸的，因此，对频率

9、量的丈量需确定一个取样时间T，在该时间内对被测信号的周期累加计数(假设计数值为N)，根据fx=N/T得到频率值。(P 4.4.2) 为实现时间这里指时间间隔的数字化丈量，需将被测时间按尽能够小的时间单位称为时标进展量化，经过累计被测时间内所包含的时间单位数计数得到。丈量原理将需累加计数的信号频率丈量时为被测信号，时间丈量时为时标信号，由一个“闸门主门控制，并由一个“门控信号控制闸门的开启计数允许与封锁计数停顿。4.3 数字丈量原理闸门可由一个与或“或逻辑门电路实现。这种丈量方法称为门控计数法。其原理如以下图所示。上图为由“与逻辑门作为闸门，其门控信号为1时闸门开启允许计数，为0时闸门封锁停顿计

10、数。测频时，闸门开启时间称为“闸门时间即为采样时间。 测时间间隔时，闸门开启时间即为被测时间。2通用计数器的根本组成通用电子计数器的组成框图如以下图所示：4.3 数字丈量原理2通用计数器的根本组成通用计数器包括如下几个部分输入通道：通常有A、B、C多个通道，以实现不同的丈量功能。输入通道电路对输入信号进展放大、整形等但坚持频率不变，得到适宜计数的脉冲信号。经过预定标器还可扩展频率丈量范围。主门电路：完成计数的闸门控制造用。计数与显示电路：计数电路是通用计数器的中心电路，完成脉冲计数；显示电路将计数结果反映丈量结果以数字方式显示出来。时基产生电路：产活力内时间、频率丈量的基准，即时间丈量的时标和

11、频率丈量的闸门信号。控制电路：控制协调整机任务，即预备丈量显示。4.3 数字丈量原理2通用计数器的根本组成通用计数器包括如下几个部分输入通道：通常有A、B、C多个通道，以实现不同的丈量功能。输入通道电路对输入信号进展放大、整形等但坚持频率不变，得到适宜计数的脉冲信号。经过预定标器还可扩展频率丈量范围。主门电路：完成计数的闸门控制造用。计数与显示电路：计数电路是通用计数器的中心电路，完成脉冲计数；显示电路将计数结果反映丈量结果以数字方式显示出来。时基产生电路：产活力内时间、频率丈量的基准，即时间丈量的时标和频率丈量的闸门信号。控制电路：控制协调整机任务，即预备丈量显示。4.3 数字丈量原理4.4

12、 电子计数器的组成原理和丈量功能4.4.1 电子计数器的组成 1A、B输入通道 2主门电路 3计数与显示电路 4时基产生电路 5控制电路4.4.2 电子计数器的丈量功能 1频率丈量 2频率比丈量 3周期丈量 4时间间隔丈量 5自检NFC1000C多功能频率计数器主要技术目的 功能 测频、测周、计数、自校 频率测量范围 0.1Hz-1000MHz 周期测量范围 100ns-10s 灵敏度 30mv(rms) 输入阻抗 1M/35pf(A 通道） 50(B 通道） 输入方式 AC/DC(A 通道） AC （ B 通道） 动态范围 30mVrms-1Vrms (A 通道） -17dBm-+6dBm(

13、B 通道） 触发电平 2V 连续可调 测量误差 时基准确度 触发误差 被测频率（或被测周期） LSD 晶振稳定度 2V 连续可调 体积与重量 240 x220 x80(mm) 3 2.0Kg 4.4.1 电子计数器的组成数字显示器存放器十进制计数器 A通道(放大、整形)B通道(放大、整形) 主 门功能开关闸门选择、周期倍乘 10 10 10 1010s(104)1s(103)100ms(102)10ms(10)1ms(1) 时标选择12345332112445时基部分 10 10 10 10 101ms0.1ms10us1us0.1us10ns控制时序电路开门锁存复位控制时序电路波形周期丈量频

14、率丈量组成原理框图1A、B输入通道作用：它们主要由放大/衰减、滤波、整形、触发包括出发电平调理等单元电路构成。其作用是对输入信号处置以产生符合计数要求波形、幅度的脉冲信号。经过预定标器外插件还可扩展频率丈量范围。斯密特触发电路：利用斯密特触发器的回差特性，对输入信号具有较好的抗干扰作用。4.4.1 电子计数器的组成通道组合可完成不同的丈量功能：被计数的信号常从A通道输入称为计数端；控制闸门开启的信号通道常从B、C通道输入称为控制端。从计数端输入的信号有：被测信号(fx);内部时标信号等;从控制端输入的信号有：闸门信号；被测信号(Tx)等；序号计数端信号控制端信号测试功能计数结果1内时钟T0内时

15、钟T自检N=T/T02被测信号fx内时钟T丈量频率AfxN/T3内时钟T0被测周期Tx丈量周期BTxNT04被测信号fA被测信号fB丈量频率比A/BfA/fB=N5内时钟T0被测信号相应间隔tB-C丈量时间间隔A-BtB-C=NT06外输入TA被测信号相应间隔tB-C丈量外控时间间隔B-CtB-C=NTA7外待测信号Nx手控或遥控累加计数ANxN8内时钟秒信号手控或遥控计时 N秒1A、B输入通道4.4.1 电子计数器的组成2主门电路功能：主门也称为闸门，经过“门控信号控制进入计数器的脉冲，使计数器只对预定的“闸门时间之内的脉冲计数。 电路：由“与门或“或门构成。其原理如以下图：由“与门构成的主

16、门，其“门控信号为1时，允许计数脉冲经过；由“或门构成的主门，其“门控信号为0时，允许计数脉冲经过。 “门控信号还可手动操作得到，照实现手动累加计数。4.4.1 电子计数器的组成3计数与显示电路功能：计数电路对经过主门的脉冲进展计数计数值代表了被测频率或时间，并经过数码显示器将丈量结果直观地显示出来。为了便于察看和读数，通常运用十进制计数电路。计数电路的重要目的：最高计数频率。计数电路普通由多级双稳态电路构成，受内部形状翻转的时间限制，使计数电路存在最高计数频率的限制。而且对多位计数器，最高计数频率主要由个位计数器决议。不同电路具有不同的任务速度：如74LS74HC系列为30-40MHz；74

17、S系列为100MHz；CMOS电路约5MHz；ECL电路可达600MHz。4.4.1 电子计数器的组成3计数与显示电路类型：单片集成与可编程计数器单片集成的中小规模IC如：74LS90MC11C90十进制计数器；74LS390、CD4018(MC14018)为双十进制计数器。可编程计数器IC如：Intel8253/8254等。显示器LED、LCD 、荧光显示屏VFD等。显示电路：包括锁存、译码、驱动电路。如74LS47、CD4511等。公用计数与显示单元电路：如ICM7216D。4.4.1 电子计数器的组成4时基产生电路功能：产生测频时的“门控信号多档闸门时间可选及时间丈量时的“时标信号多档可

18、选。实现：由内部晶体振荡器也可外接，经过倍频或分频得到。再经过门控双稳态触发器得到“门控信号。如，假设fc=1MHz,经106分频后，可得到fs=1Hz(周期Ts=1s)的时基信号，经过门控双稳态电路得到宽度为Ts=1s的门控信号。4.4.1 电子计数器的组成4时基产生电路要求：规范性： “门控信号和“时标作为计数器频率和时间丈量的本地任务基准，该当具有高稳定度和高准确度。多值性：为了顺应计数器较宽的丈量范围，要求“闸门时间和“时标可多档选择。常用“闸门时间有：1ms、10ms、100ms、1s、10s。常用的“时标有：10ns、100ns、1us、10us、100us、1ms。4.4.1 电

19、子计数器的组成5控制电路功能：产生各种控制信号，控制、协调各电路单元的任务，使整机按“复零丈量显示的任务程序完成自动丈量的义务。如以下图所示：预备期 复零，等待 丈量期 开门，计数 显示期关门，停顿计数4.4.1 电子计数器的组成4.4.2 电子计数器的丈量功能1频率丈量(p) 原理：计数器严厉按照 的定义实现频率丈量。根据上式的频率定义，T为采样时间，N为T内的周期数。采样时间T预先由闸门时间Ts确定时基频率为fs。那么或该式阐明，在数字化频率丈量中，可用计数值N表示fx。例如：闸门时间Ts=1s，假设计数值N=10000，那么显示的fx为“10000Hz，或“10.000kHz。如闸门时间

20、Ts=0.1s，那么计数值N=1000，那么显示的fx为 “10.00kHz。请留意：显示结果的有效数字末位的意义，它表示了频率丈量的分辨力应等于时基频率fs 。1频率丈量(续)原理框图和任务波形图fx由A通道输入，内部时基为便于丈量和显示，计数器通常为十进制计数器，多档闸门时间设定为10的幂次方，这样可直接显示计数结果，并经过挪动小数点和单位的配合，就可得到被测频率。丈量速度与分辨力：闸门时间Ts为频率丈量的采样时间，Ts愈大，那么丈量时间愈长，但计数值N愈大，分辨力愈高。TB放大、整形闸门门控电路计数显示Afx分频电路时基Ts4.4.2 电子计数器的丈量功能4.4.2 电子计数器的丈量功能

21、2频率比的丈量(p141)原理：实践上，前述频率丈量的比较丈量原理就是一种频率比的丈量：fx对fs的频率比。据此，假设要丈量fA对fB的频率比假设fAfB，只需用fB的周期TB作为闸门，在TB时间内对fA作周期计数即可。方法： fA对fB分别由A、B两通道输入，如以下图。留意：频率较高者由A通道输入，频率较低者由B通道输入。 提高频率比的丈量精度：扩展B通道信号的周期个数。例如：以B通道信号的10个周期作为闸门信号，那么计数值为： ,即计数值扩展了10倍，相应的丈量精度也就提高了10倍。为得到真实结果，需将计数值N减少10倍小数点左移1位，即运用：可方便地测得电路的分频或倍频系数。2频率比的丈

22、量(续)4.4.2 电子计数器的丈量功能3周期的丈量p143原理：“时标计数法周期丈量。对被测周期Tx，用知的较小单位时间刻度T0“时标去量化，由Tx所包含的“时标数N即可得到Tx。即该式阐明，“时标的计数值N可表示周期Tx。也表达了时间间隔周期的比较丈量原理。实现：由Tx得到闸门；在Tx内计数器对时标计数。Tx由B通道输入，内部时标信号由A通道输入A通道外部输入断开。4.4.2 电子计数器的丈量功能原理框图：例如：时标T0=1us，假设计数值N=10000，那么显示的Tx为“10000us，或“10.000ms。如时标T0=10us，那么计数值N=1000，显示的Tx为 “10.00ms。请

23、留意：显示结果的有效数字末位的意义，它表示了周期丈量的分辨力应等于时标T0 。为便于显示，多档时标设定为10的幂次方。丈量速度与分辨力：一次丈量时间即为一个周期Tx，Tx愈大(频率愈低)那么丈量时间愈长；计数值N与时标有关，时标愈小分辨力愈高。3周期的丈量(续)图 4.5.14.4.2 电子计数器的丈量功能4时间间隔的丈量p145时间间隔：指两个时辰点之间的时间段。在丈量技术中，两个时辰点通常由两个事件确定。如，一个周期信号的两个同相位点如过零点所确定的时间间隔即为周期。两个事件的例子及丈量参数还有：同一信号波形上两个不同点之间脉冲信号参数；两个信号波形上，两点之间相位差的丈量；手动触发定时、

24、累加计数。 丈量方法：由两个事件触发得到起始信号和终止信号，经过门控双稳态电路得到“门控信号，门控时间即为被测的时间间隔。在门控时间内，仍采用“时标计数方法丈量即所测时间间隔由“时标量化。4.4.2 电子计数器的丈量功能4时间间隔的丈量(续)原理框图欲丈量时间间隔的起始、终止信号分别由B、C通道输入。时标由机内提供。如以下图。4.4.2 电子计数器的丈量功能5相位的丈量p146相位差的丈量(脉冲计数法测相位)利用时间间隔的丈量，可以丈量两个同频率的信号之间的相位差。两个信号分别由B、C通道输入，并选择一样的触发极性和触发电平。丈量原理如以下图：4.4.2 电子计数器的丈量功能使输出电压与两个输

25、入信号之间相位差有确定关系的电路5相位的丈量p1464.4.2 电子计数器的丈量功能将相位差为的两个信号转换成一定时间间隔的起始和终止脉冲时标周期T0门控信号脉冲鉴相器取时标频率f0为360度4.4.2 电子计数器的丈量功能5自检自校功能：检验仪器内部电路及逻辑关系能否正常。实现方法：为判别自检结果能否正确，该结果应该在自检实施前即是知的。为此，用机内的时基Ts闸门信号对时标T0计数，那么计数结果应为：自检的方框图：例如：假设选择Ts=10ms,T0=1us,那么自检显示应稳定在N=10000。自检不能检测内部基准源。放大、整形晶振放大、整形闸门计数器显示门控电路分频电路T0Tx4.5 电子计

26、数器的丈量误差4.5.1 丈量误差的来源1量化误差；2触发误差；3规范频率误差4.5.2 频率丈量的误差分析1误差表达式；2量化误差的影响；3实例分析4.5.3 周期丈量的误差分析1误差表达式；2量化误差的影响；3触发误差4.5.1 丈量误差的来源1量化误差(p141)量化误差：由前述频率丈量fx=N/Ts=Nfs和周期丈量Tx=NT0，可见，由于计数值N为整数，fx和Tx必然产生“截断误差，该误差即为“量化误差。也称为“1误差，它是一切数字化仪器都存在的误差。产生缘由：量化误差并非由于计数值N的不准确也并非规范频率源fs或时标T0的不准确呵斥。而是由于闸门开启和封锁的时间与被测信号不同步引起

27、亦即开门和关门时辰与被测信号出现的时辰是随机的，使得在闸门开场和终了时辰有一部分时间零头没有被计算在内而呵斥的丈量误差。以下图为频率丈量时量化误差的表示图。1量化误差续如图，对同一被测信号，在一样的闸门时间内，计数结果不同。根据频率定义，准确的fx应为式中，即， 或 因此，量化误差的影响相当于计数值N的“个字。真实值4.5.1 丈量误差的来源4.5.1 丈量误差的来源1量化误差续4.5.1 丈量误差的来源2触发误差什么是触发误差：输入信号都需经过通道电路放大、整形等，得到脉冲信号，即输入信号(转换为)脉冲信号。这种转换要求只对信号幅值和波形变换，不能改动其频率。但是，假设输入被测信号叠加有干扰

28、信号，那么信号的频率周期及相对闸门信号的触发点就能够变化。由此产生的丈量误差称为“触发误差，也称为“转换误差。如图。周期为Tx的输入信号，触发电平在A1点，但在A1点上有干扰信号(幅度Vn)。提早触发,周期TxTx。4.5.1 丈量误差的来源3规范频率误差(P142)机内时基闸门时间和时标是频率和时间间隔丈量的参考基准，它们由内部晶体振荡器规范频率源分频或倍频后产生。因此，其准确度和丈量时间之内的短期稳定度将直接影响丈量结果。通常，要求规范频率误差小于丈量误差的一个数量级。因此，内部晶振要求较高稳定性。假设不能满足丈量要求，还可外接更高准确度的外部基准源。4.5.2 频率丈量的误差分析1误差表

29、达式p141由频率丈量表达式：fx=N/Ts=Nfs，计数器直接测频的误差主要由两项组成：即量化误差1误差和规范频率误差。总误差采用分项误差绝对值合成，即:式中， 即为1误差，其最大值为 ,而 由于fs由晶振(fc)分频得到，设fs=fc/k，那么于是，频率丈量的误差表达式可写成：1误差表达式误差曲线P143图4.4.9更正错误：纵坐标负指数分析：误差曲线直观地表示了测频误差与被测频率fx和闸门时间Ts的关系。fx愈大那么误差愈小，闸门时间愈大误差也愈小，并且，测频误差以规范频率误差为极限。4.5.2 频率丈量的误差分析2量化误差的影响从频率丈量的误差表达式：可知，量化误差为它是频率丈量的主要

30、误差规范频率误差普通可忽略。为减小量化误差，需增大计数值N：增大闸门时间Ts或在一样的闸门时间内丈量较高的频率可得到较大的N。但需留意：增大闸门时间将降低丈量速度，并且计数值的添加不应超越计数器的计数容量，否那么将产生溢出高位无法显示。例如：一个6位的计数器，最大显示为999999，当用Ts=10s的闸门丈量fx=1MHz时,应显示“1000000.0Hz或1.0000000MHz ,显然溢出。4.5.2 频率丈量的误差分析3实例分析例 被测频率fx1MHz，选择闸门时间Ts1s，那么由1误差产生的测频误差(不思索规范频率误差)为： 假设Ts添加为10s，那么计数值添加10倍，相应的测频误差也

31、降低10倍，为1107，但丈量时间将延伸10倍。留意：该例中，中选择闸门时间Ts1s时，要求规范频率误差优于1107 即比量化误差高一个数量级，否那么，规范频率误差在总丈量误差中不能忽略。4.5.3 周期丈量的误差分析P1441误差表达式由测周的根本表达式： 根据误差合成公式，可得： 式中， 和 分别为量化误差和时标周期误差。 由 (Tc为晶振周期，k为倍频或分频比)， 有： 而计数值N为： 所以，4.5.3 周期丈量的误差分析2误差的影响由测周的误差表达式：其中，第一项即为量化误差。它表示Tx愈大被测信号的频率愈低，那么量化误差愈小，其意义为Tx愈大那么计入的时标周期数N愈大。另外，晶振的分

32、频系数k愈小，那么时标周期愈小，在一样的Tx内计数值愈大。此外，第二项为规范频率误差，通常也要求小于丈量误差的一个数量级，这时就可作为微小误差不予思索。为减小量化误差，应添加计数值N，但也需留意不可使其溢出。例如：一个6位的计数器，最大显示为999999,当用T0=1us的时标丈量Tx=10s(fx=0.1Hz)时,应显示“10000000us或“10.000000s,显然溢出。4.5.3 周期丈量的误差分析3触发误差频率丈量时触发误差的影响尖峰脉冲的干扰如图，尖峰脉冲只引起触发点的改动，对测频影响不大。 高频叠加干扰如图，产生错误计数。 措施增大触发窗或减小信号幅度；输入滤波。 高频干扰下多

33、次触发周期丈量时触发误差的影响尖峰脉冲 周期丈量时，尖峰脉冲的干扰对丈量结果的影响非常严重。如图，丈量误差为：分析 设输入为正弦波： ,干扰幅度为Vn。 对触发点A1作切线ab，其斜率为 那么， 可见， 愈小，即触发点愈峻峭，误差愈小。4.5.3 周期丈量的误差分析进一步推导触发点的斜率，如下： 实践中，对正弦输入信号，常选择过零点为触发点具有最峻峭的斜率，那么触发点电压VB满足：于是，有：假设思索在一个周期开场和终了时能够都存在触发误差，分别用 表示，并按随机误差的均方根合成，得到： 结论：测周时为减小触发误差，应提高信噪比。4.5.3 周期丈量的误差分析4.6 时频丈量技术4.6.1 调制

34、域丈量 1调制域丈量 2调制域丈量的意义4.6.2 时频丈量原理 1瞬时频率丈量原理 2无间隔计数器的实现 3提高丈量速度与分辨力的方法 4调制域分析的运用 5开展动态4.6.1 调制域丈量(P270)1调制域丈量时域与频域分析的局限性一个实践的信号可以从时域和频域进展描画和分析，时域分析可以了解信号波形幅值随时间的直观变化；频域分析那么可以了解信号中所含频谱分量，但是，却不能把握各频谱分量在何时出现。调制域概念在通讯等领域中，各种复杂的调制信号越来越多地被人们运用，因此，经常需求了解信号频率随时间的变化，以便对调制信号等进展有效分析即调制域分析。调制域即指由频率轴(F)和时间轴(T)共同构成

35、的平面域。4.6.1 调制域丈量(P270)以下图所示描画了同一信号在时域V-T、频域V-F、调制域F-T的特性。(P272)调制域分析仪可以完成调制域分析的丈量仪器称为调制域分析仪。调制域丈量技术是对时域和频域丈量技术的补充和完善。4.6.1 调制域丈量(P270)2调制域丈量的意义调制域描画出了频率、时间间隔或相位等随时间的变化曲线。方便地表达出频域和时域中难以描画的信号参数和信号特性。为人们对复杂信号的测试和分析提供了方便直观的方法，处理了一些难以用传统方法或不能够用传统方法处理的难题。 汽车遥控钥匙的频谱与ASK调制波形实例 , ASK信号的基带、时钟、射频调制波形与频谱之间的关系。

36、遥控玩具车的控制信号 幅移键控信号FSK数字码无线抄表测试实例在测试射频信号的频谱的同时，测试了FSK 码流变化 胎压监测实例，图中下半部分为FSK频谱显示，上半部分橙色曲线为射频信号频率随时间变化的曲线，该曲线可以明晰地显现FSK的数字码 4.6.2 时频丈量原理1瞬时频率丈量原理瞬时频率的概念信号频率随时间的变化，可将频率量视为时间t的延续函数，用f(t)表示。f(t)也代表了时间t时的瞬时频率。平均频率实践上，由于丈量上的困难，瞬时频率只是一种实际上的概念。由于一切丈量都需求一定的采样时间闸门时间，丈量结果那么为该采样时间内的平均频率。用平均频率逼近瞬时频率在时间轴上以某个时辰t0为起始

37、点，延续地对被测信号进展采样，那么：各采样计数值Mi与相应时间点ti相对应。那么可得到采样时间内的平均频率值。当时间趋于无限小时即可得到各时间点的瞬时频率值。如以下图所示，采样点A作为时间起始点t0，那么：在采样点B得到事件周期值M1和时间标志： (T0为时标)在采样点C得到事件周期值M2和时间标志：于是，B点的频率为： 同理，C点的频率为 如此延续不断地丈量下去就得到了时频曲线。 4.6.2 时频丈量原理4.6.2 时频丈量原理2无间隙计数器的实现P274无间隙计数器 通用计数器的频率丈量，其前后两次闸门之间必然存在一段间隙时间显示、存储、下一次丈量预备，使有用信息被丧失，导致时间轴上的不延

38、续性。为此，就要运用无间隙计数器方案。实现原理 运用两组计数器交替任务，每一组都包括时间计数器对时标T0和事件计数器。当一组计数器任务时，另一组计数器进展数据的显示等任务。如此往复交替，完成时间轴上无间隙的丈量。 4.6.2 时频丈量原理任务原理波形图原理框图4.6.2 时频丈量原理4.6.2 时频丈量原理3提高丈量速度与分辨力的方法采用同步和内插技术提高分辨力 两组根本计数器均采用双计数器(事件计数器和时间计数器)且闸门由输入信号同步，同时采用内插技术进一步提高分辨力。最小采样时间 两组计数器交替计数，即当一组计数器在采样计数时，另一组根本计数器正在进展内插、读数、清零等操作，因此最小采样时间满足下式：该式中,后3项取决于器件速度普通