高分辨率智能通用频率计制造技术

高分辨率智能通用频率计属无线电测量技术领域．本发明专利技术提出了双混频器相位差法测量方法，并应用这个方法提供了一种一机多用的仪器．仪器中采用尾数偏调的晶体振荡器；差拍混频器用ＥＣＬＤ触发器构成；二倍频器由一异或门和一延时电路组成．本发明专利技术的仪器既能对２０ＭＨＺ，１０ＭＨＺ和５ＭＨＺ／ｎ（ｎ为正整数）的定点频标进行高分辨率的频率测量，频率比对，时差测量，相位比对，频稳测量，又能对０．１ＨＺ－１００ＭＨＺ的信号进行频率，周期，时差测量．线路简单，成本低，精度高．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属无线电测量
，具体地说是涉及频率、周期、时差、相位、频稳的测量方法设计的测量仪器。通常所使用的采用同步测量技术所设计的数字频率计，内频标为整数晶体振荡器，只能对某一频率范围的信号进行频率、周期、时差等测量。而对定点频标进行高分辨率的频率测量、频率比对、时差测量、相位比对、频率稳定度的测量则使用其它专用测试仪器。据D.W.allan NBS，H，Daams，NRC“Picosecond Time Difference Measurement System”Proc.of the 29tn Annu.Symp.on.freq.cont.Symp(1975)404-411介绍美国国家标准局(NBS)采用双混频器时差法对定点频标进行测量，这种方法要受到公共晶体振荡器频率变化值的影响，因此对公共晶体振荡器的要求特别高对于长期指标测量要求公共晶体振荡器的频率漂移远小于被测信号频率漂移;对于短期指标测量，为了消除公共晶体振荡器噪声影响，要把混频后两差拍信号相位差调得相当小，为此要加入移相器，但是移相器的加入提高了设备造价，引入了额外噪声，又使得测量系统(设备)不能同时兼顾长、短期的频标指标测量。本专利技术的目的之一是针对双混频器时差法所存在的问题提出了双混频器相位差法测量方法，以免除公共晶体振荡器的漂移影响，降低测量设备的成本，同时使其能够兼顾长、短期频标指标的测量。目的之二是提供一台测量仪器，既能对20MHz、10MHz和5MHz/n(n为正整数)的定点频标进行高分辨率的频率测量、频率比对、时差测量、相位测量、频率稳定度测量，又能对0.1Hz～100MHz范围内的频率、周期、时差进行测量的高分辨率智能通用频率计。本专利技术所提出的双混频器相位差法测量方法，其要点是对被测定点信号fx和参考定点信号fo分别与公共晶体振荡器通过差拍混频器A和差拍混频器B进行差拍混频或谐波混频，然后对两个差拍信号的相对相位差进行测量。应用本专利技术所提出的测量方法设计的高分辨率智能通用频率计，其要点是采用尾数偏调的晶体振荡器既作为双混频器相位差法测量方法中的公共晶体振荡器，又作为频率计的内频标，同时设置选通门A、选通主门B、选通主门C和选通门D。所设置的差拍混频器采用ECL D触发器构成，其原理是根据D触发器输出的电平状态取决于cp端输入信号到来时，D端的电平状态(即周期性的D端输入信号相对于cp端输入信号的相对相位状况)而构成了具有相位整周期变化鉴别能力的差拍混频或谐波混频的电路。公共晶体振荡器的内频标信号接入ECL D触发器的D端，而由输入端来的被测定点信号fx或参考定点信号fo接入ECL D触发器的cp端(对于20MHz和10MHz的被测定点信号先经过四分频、然后送入cp端，其它被测定点信号直接接入cp端);所设置的控制分频与二倍频网络中的二倍频器由一个异或门和一个延时电路组成，当输入信号为一对称的方波时，一路直接接入异或门的一端，另一路经过延时电路接入异或门的另一端，则输出为二倍频的方波。本专利技术的电路原理框图如图1所示，附图1中(1)表示测频，(2)表示测周，(3)表示测时差，(4)表示对定点频标进行高分辨率测时差，(5)表示对定点频标进行高分辨率测频，(6)表示对定点频标进行高精度频率比对，(7)表示对定点频标进行频率稳定度测量。以下对本专利技术的各项测量功能结合附图1予以说明(1)测频由公共晶体振荡器经过控制分频与二倍频网络得到分频的采样闸门信号和被测信号fx经过放大器A(若fx为25MHz～100MHz，则经过放大与四分频器)、再经过选通门A后所得到的信号一起经过同步网络形成同步闸门，然后分别同时经过选通主门B和选通主门C去控制计数器A和计数器B，计数器A在同步闸门内对来自选通门A所输出的信号进行计数;与此同时计数器B在同步闸门内对频标经过控制分频与二倍频网络所输出的时标进行计数，然后送入微机用公式fx＝(nA/nB)·fs〔若选通门A所选通的信号来自放大与四分频器，则fx＝(4·nA/nB)·fs〕计算，即可得到被测信号fx的频率值fx。其中nA-计数器A的计数;nB-计数器B的计数;fs-时标频率值。(2)测周整个过程和测频相同，只是计算公式用TX＝(nB/nA)·Ts〔若选通门A所选通的信号来自放大与四分频器，则Tx＝(nB/4·nA)·Ts〕替代，即可得到被测信号fx的周期值TX。其中Ts-时标周期。(3)测时差来自选通门A的信号和来自放大器B的信号分别作为选通主门B的开门和关门信号去控制计数器A对时标进行计数，然后送入微机用公式△t＝nA·TS计算出fx和fo输入信号之间的绝对时差△t。以上三项功能机内的内频标尾数偏调影响，经公式计算后都已消除。(4)高分辨率测定点频标时差对来自差拍混频器A的差拍信号，经过控制分频A(若测绝对时差时，分频比为1)送至选通主门B作为开门信号，对来自差拍混频器B的差拍信号，经过控制分频B(若测绝对时差时，分频比为1)送至选通主门B作为关门信号，形成一个闸门去控制计数器A对时标进行计数(计时差);同时对来自控制分频A所输出的信号，经过选通主门C控制计数器B对时标进行计数(计周期)，然后送入微机，用公式△t＝(nA/nB)·Txo计算出被测定点信号(频标)fx和参考定点信号(频标)fo的绝对时差△t。其中Txo-被测信号fx的标称周期值。(5)高分辨率测定点频标的频率由公共晶体振荡器输出的内频标和选通门A所输出的信号经过差拍混频器A进行差拍混频，再经过控制分频A到达选通主门B，形成闸门去控制计数器A对时标进行计算，然后送入微机用公式△fx/fo＝(nA·TS-M·Tc)/M·Tc·(fg·Tc-1)计算出被测定点信号(频标)fx的相对误差△fx/fo。其中M-控制分频A(控制分频B)的分频次数;Tc-差拍混频器A(差拍混频器B)输出信号的标称周期值;fg-公共晶体振荡器的标称频率值。(6)定点频标的高精度频率比对来自控制分频A的信号经过选通主门B去控制计数器A对时标进行计数，同时来自控制分频B的信号经过选通主门C去控制计数器B对时标进行计数，然后送入微机用公式△fx/fo＝(nA-nB)/nB·(fg·Tc-1)计算出被测定点信号(频标)fx的相对误差△fx/fo。(7)定点频标的稳定度测量由控制分频A来的信号送入二分频器(用JK触发器构成)，从Q和Q端分别输出两个状态相反的信号，再分别经过选通主门B和选通主门C去控制计数器A和计数器B对时标进行连续N个交替不断的计数，然后送入微机用公式σ＝〔TS/M·Tc·(fg·Tc-1)〕Σi = 1N(ni+1-ni)2/2N]]>计算出对应于计数闸门时间M，Tc的频率稳定度值σ。其中ni-用计数器A和计数器B进行交替计数的第i次的计数;ni+1-用计数器A和计数器B进行交替计数的第i+1次的计数;N-采样次数。(8)高分辨率定点频标的相位比对对由差拍混频器A和差拍混频器B所输出的两个差拍信号用鉴相双稳电路进行鉴相，然后经过滤波器就可得到定点信号(频标)fx相对于参考信号(频标)fo的相位差电平，即相位比对值。本专利技术所提出的双混频器相位差法测量方法还可用于相位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双混频器相位差法测量方法，其特征是对被测定点信号ｆ↓［ｘ］和参考定点信号ｆ↓［ｏ］分别与公共晶体振荡器通过差拍混频器Ａ和差拍混频器Ｂ进行差拍混频或谐波混频，然后对两个差拍信号的相对相位差进行测量。

【技术特征摘要】
1.一种双混频器相位差法测量方法，其特征是对被测定点信号fx和参考定点信号fo分别与公共晶体振荡器通过差拍混频器A和差拍混频器B进行差拍混频或谐波混频，然后对两个差拍信号的相对相位差进行测量。2.按照权利要求1所说的双混频器相位差法测量方法，其特征是一路用计数器A对两个差拍信号进行时差计数，同时另一路用计数器B对被测定点信号fx经过差拍混频后的差拍信号的周期进行计数，然后用公式△t＝(nA/nB)·Txo计算出被测定点信号fx和参考定点信号fo之间的绝对时差△t。3.按照权利要求1所说的双混频器相位差法测量方法，其特征是对由差拍混频器A和差拍混频器B所输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：周渭，俞应华，杨建恒，
申请(专利权)人：陕西省计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]