1、第五章第五章 时间、频率测量及调时间、频率测量及调制域分析制域分析第1页，共19页。第一节第一节 时间的原始基准和标准时间的原始基准和标准略略第二节第二节 通用电子计数器通用电子计数器一、概述一、概述 电子计数器：采用电子学方法测出在一定时间内脉冲数电子计数器：采用电子学方法测出在一定时间内脉冲数目，并显示测量结果的仪器。目，并显示测量结果的仪器。通用计数器：集测量频率、周期、时间间隔、频率比和计数通用计数器：集测量频率、周期、时间间隔、频率比和计数等功能于一体。等功能于一体。第2页，共19页。二、电子计数器测量频率和周期的基本原理二、电子计数器测量频率和周期的基本原理 两种工作模式：两种工作
2、模式：在某确定的时间内计算被测信号出在某确定的时间内计算被测信号出现的个数；现的个数；在某未知时间内对已知周期的信号计数，进在某未知时间内对已知周期的信号计数，进而确定该未知的时间。而确定该未知的时间。（一）电子计数器测频基本原理（一）电子计数器测频基本原理 频率：周期信号每秒钟出现的次数。频率：周期信号每秒钟出现的次数。测频：对确定时间测频：对确定时间T内信号出现的次数内信号出现的次数N进行计数，则被进行计数，则被测信号频率测信号频率TNfx第3页，共19页。TNfxT计数时间（闸门时间）；通常取计数时间（闸门时间）；通常取1ms，10ms，0.1s，1s，10s等等第4页，共19页。（二）
3、电子计数器测周基本原理（二）电子计数器测周基本原理 测时间：在被测时段测时间：在被测时段Tx内使计数器闸门开启，在这段时间内对已知内使计数器闸门开启，在这段时间内对已知周期为周期为Ts的时标信号计数，若计数值为的时标信号计数，若计数值为N，则被测时间段为，则被测时间段为NTs。测周期：测周期：闸门时间为被测周闸门时间为被测周期期Tx放大放大h倍，时倍，时标信号为石英振荡标信号为石英振荡周期周期Tc变换得到的变换得到的TshNkThNTTcsx第5页，共19页。三、电子计数器测频和测周的误差分析三、电子计数器测频和测周的误差分析（一）电子计数器的测频误差（一）电子计数器的测频误差fxN/T，fx
4、的误差是的误差是N的误差与的误差与T的误差的合成。的误差的合成。xTfNNN111计数误差（计数误差（1误差）误差）TTNNTNfx第6页，共19页。2时基误差时基误差 时基信号一般由石英振荡器产生，其误差的绝对值比计数误差小一个数量级左时基信号一般由石英振荡器产生，其误差的绝对值比计数误差小一个数量级左右。右。时基误差常用时基误差常用ccffTT表示，表示，fc为石英振荡器振荡频率。为石英振荡器振荡频率。3测频的总相对误差测频的总相对误差TTNNffTNxxccxccxxffTfffNff11第7页，共19页。（二）电子计数器的测周误差（二）电子计数器的测周误差sxNTT 计数值计数值N及标
5、准信号周期及标准信号周期Ts的误差会造成的误差会造成Tx的误差，这是测周的基本的误差，这是测周的基本误差。此外，测周是用被测信号开启闸门，被测信号上的干扰可能会对开误差。此外，测周是用被测信号开启闸门，被测信号上的干扰可能会对开启闸门的时间造成误差，这称为触发误差。启闸门的时间造成误差，这称为触发误差。1 1基本误差基本误差ccxsssxxffTTTTNNTT第8页，共19页。2触发误差触发误差干扰信号叠加在被测信号上，引起触发误差。干扰信号叠加在被测信号上，引起触发误差。mnxTVVTT1mnTVV21T1与与T2代数合成代数合成T1与与T2几何合成几何合成第9页，共19页。3采用周期倍乘后
6、的测周总误差采用周期倍乘后的测周总误差三部分：计数误差三部分：计数误差时标误差时标误差触发误差触发误差三部分合成总误差：三部分合成总误差：xssxNhTTThTNN1ccssffTTmnVVh1mnnccxnsxxmnccxsxxVVffTTTTVVhffhTTTT101101第10页，共19页。四、通用计数器的其他功能四、通用计数器的其他功能（一）脉冲宽度的测量（一）脉冲宽度的测量（二）测两路信号间时间及相位差（二）测两路信号间时间及相位差2TTx第11页，共19页。（三）测量频率比（三）测量频率比nNff1021f1被测信号中较高频率被测信号中较高频率f2被测信号中较低频率被测信号中较低频
7、率N计数值计数值10n对频率较低信号的周期倍乘率对频率较低信号的周期倍乘率（四）累加计数（四）累加计数第12页，共19页。五、通用计数器的主要技术指标和使用注意事项五、通用计数器的主要技术指标和使用注意事项（一）主要技术指标（一）主要技术指标 1频率或时间测量范围频率或时间测量范围 2灵敏度灵敏度 3分辨力分辨力 4动态范围动态范围 5测量误差测量误差第13页，共19页。（二）使用注意事项（二）使用注意事项 1避免计数和显示值出错避免计数和显示值出错 2使用前要预热使用前要预热 3测试前进行仪器的自检测试前进行仪器的自检 4选择合适的闸门、时标和周期倍乘选择合适的闸门、时标和周期倍乘 5减少信
8、号中的干扰、毛刺和不稳定因素减少信号中的干扰、毛刺和不稳定因素第14页，共19页。第三节第三节 计数器的改进和工作频率的扩展计数器的改进和工作频率的扩展第四节第四节 调制域分析调制域分析一、调制域的基本概念一、调制域的基本概念 调制域分析中，自变量是时间，因变量是信号的频率。调制域分析中，自变量是时间，因变量是信号的频率。第15页，共19页。二、调制域分析仪的组成和工作原理二、调制域分析仪的组成和工作原理 调制域分析仪要求显示在连续时间轴上频率的变化。调制域分析仪要求显示在连续时间轴上频率的变化。把时间连续地分为足够细的小段，求出各小段的平均频率，并给各小段加上时把时间连续地分为足够细的小段，
9、求出各小段的平均频率，并给各小段加上时间标签。间标签。第16页，共19页。三、调制域分析仪的应用三、调制域分析仪的应用 调制域分析仪可以观察信号频率随时间变化的情况、相位随时间变化的情况等，调制域分析仪可以观察信号频率随时间变化的情况、相位随时间变化的情况等，即用来分析信号的动态特性。即用来分析信号的动态特性。（1）分析调频信号）分析调频信号 对调频信号分析：确定载波频率、调制信号波形、调制速率、调制后信号的频对调频信号分析：确定载波频率、调制信号波形、调制速率、调制后信号的频率变化范围等等。率变化范围等等。中心频率（载频）中心频率（载频）155.52MHz频率变化范围频率变化范围165KHz调频速率（调制信号频率）调频速率（调制信号频率）3kHz第17页，共19页。（2）信号抖动及其原因分析）信号抖动及其原因分析 课本上实例为分析某时钟信号的抖动。课本上实例为分析某时钟信号的抖动。(sec)lg20sec)(YdBYdpssYnssYdc9.46109.4610227.5107.5102212)2060.215(9)2090.173(第18页，共19页。（3）动态过程分析）动态过程分析（4）用统计直方图分析大量事件）用统计直方图分析大量事件第19页，共19页。
