[其他]高分辨率智能通用频率计

说明书

本发明属无线电测量技术领域，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。

本发明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。

本发明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。

应用本发明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f_x或参考定点信号f_o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。

本发明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。

以下对本发明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f_x经过放大器A（若f_x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：

f_x＝（n_A/n_B）·f_s〔若选通门A所选通的信号来自放大与四分频器，则f_x＝（4·n_A/n_B）·f_s〕

计算，即可得到被测信号f_x的频率值f_x。