[发明专利]相检宽带测频方法及高精度频率计

说明书

本发明涉及电子与时频测量技术领域。

目前，大多数数字频率计的测频方法是采用在标准的闸门时间内对被测频率信号的周期个数进行计数而得出被测频率值。这种方法由于受闸门时间内±1个被测信号周期的误差影响，因而测量精度低。近年来国内外相继出现了一些采用不同方法的高精度计算计数器。如菲利蒲公司生产的计数器产品（Philips，Eindhoven，Netherlands）采用了多周期同步测量技术和模拟内插技术，使测量的闸门时间与被测信号整周期个数严格相关，并在此时间内对标准的高频时标个数进行计数再经过计算求出被测频率值。又如美国的H.P公司生产的5370B计算计数器（Hewlett-packard    Co.Palo    Alto    California）则是采用了游标法进行高精度时间间隔测量，同时计数与此时间间隔同步的被测信号的整周期个数，再计算出被测频率值。国内电子工业部科技情报研究所和中国晓峰技术设备公司在《国际电子测量仪器选购设备指南》里还报导了有关定点频标比对的测量方法及设备。以上这几种测频方法虽说可提高频率测量精度，但却存在着设备线路复杂，造价高和多比本发明测量精度低10倍的不足。特别是后一种测频方法只能在一些稳定的点频上获得高精度，而不能用于宽频率范围的任意频率测量。

本发明的目的在于避免上述已有技术的不足，提供一种适用于宽频率范围且精度更高的相检式多周期同步测频方法以及线路简单、造价低的测频计算计数器。

本发明根据被测频率量与标准频率量都是周期量，当两量之间有频率差异时两信号随着时间其相对相位变化的原理，采用了频率信号的周期性特征相位检测方法对一般频率量进行测量。其测量步骤为：首先用相位检测线路测出被测频率信号与标准频率信号之间的瞬时相位小到一定范围时的时刻信息（瞬时相位重合），根据一段时间前后两次相检所检测到的两比对频率信号相位重合之间的时间间隔值，按照如下公式：

f_x（被测频率值）＝ (被测信号计数值)/(标频信号计数值) ×标频信号频率标称值

算出被测频率值，并按公式

T x=1f x=标频计数值被测计数值×标频标称值]]>

算出被测信号的周期值。

式中，被测信号计数值和标频信号计数值是在所测量的那段时间前后两信号两次相位重合相遇的时间间隔中，分别用两个计数器对被测频率信号和标准频率信号进行整周期计数所测得的结果。其中两计数部分的工作可用计算机或单独的硬件线路完成，也可用计算机和一定的硬件线路结合来完成。计算部分多用计算机自动完成，也可以手工计算。

为了在提高测量精度的同时保证有宽的连续测量范围，本发明在相检法测频中，采用了一个以上的频标信号。在这些频标信号中有一个是主频标，其它是由主频标经过综合产生或与主频标频率值不同的稳定的标频信号，主频标与其之间有一定的频差（可以差几十Hz到几百KHz，甚至更大）。这样可避免使标频信号与被测信号间频率值相同或出现严格的分数、倍数关系。并使被测频率信号与标频之间的差拍频率或公因子频率（或准公因子频率）的周期值能小于所设定的闸门时间，以保证测量的精度及正常工作。测量时标频的选择可根据被测频率的情况进行人工或自动切换。