Полная версия

Главная arrow Техника arrow ИЗМЕРЕНИЯ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Цифровые методы измерения частоты и времени

Измерение частоты цифровым методом (методом дискретного счета) реализовано в цифровых (электронно-счетных) частотомерах (ЭСЧ). Принцип действия ЭСЧ основан на измерении частоты в соответствии с ее определением, т. е. на счете числа импульсов за определенный интервал времени.

ЭСЧ удобны в эксплуатации, имеют широкий диапазон измеряемых частот (от нескольких герц до сотен мегагерц) и позволяют получить результат измерения с высокой точностью (относительная погрешность измерения частоты 10-6... 10-9).

ЭСЧ являются многофункциональными приборами. В зависимости от режима их работы можно проводить измерение не только частоты и отношения двух частот, но и интервалов времени (периода следования периодических сигналов и интервала, заданного временным положением двух импульсов).

Цифровой частотомер

Принцип измерения частоты гармонического сигнала цифровым методом поясняет рис. 4.1, где приведены временные диаграммы работы ЭСЧ (рис. 4.1, а) и соответствующая упрошенная структурная схема ЭСЧ в режиме измерения частоты (рис. 4.1 ,б).

Исследуемый гармонический сигнал u(t), имеющий частоту/^., подается на входное устройство, обеспечивающее усиление или ослабление его до значения, требуемого для работы последующих устройств частотомера, и фильтрацию исследуемого сигнала.

Формирующее устройство формирует последовательность коротких импульсов (/фу (счетных импульсов), следующих с периодом Тх = /fx и связанных с исследуемым сигналом и(1) моментом появления так, что передние фронты этих импульсов практически совпадают с моментами перехода исследуемого сигнала u(t) через нулевое значение на оси времени с положительной производной.

Устройство формирования и управления формирует прямоугольный импульс i/уфу калиброванной длительности ДtKa (с гроб-импульс), полученный путем деления частоты опорного генератора и определяющий время измерения. В качестве опорного генератора, как правило, используется высокостабильный термостатированный кварцевый генератор частотой 1 или 5 МГц.

Электронно-счетный частотомер

Рис. 4.1. Электронно-счетный частотомер: а — временные диаграммы работы; б — структурная схема

Временной селектор открывается строб-импульсом ?/уфу и в течение его длительности Д/кв пропускает группу (пакет) импульсов (/фу на вход счетчика. В результате на счетчик поступает пакет из п импульсов.

Счетчик обеспечивает подсчет и запоминание числа импульсов, прошедших через временной селектор за время строб-импульса. Информация со счетчика поступает на цифровое отсчетнос устройство, на котором появляется информация в единицах частоты. Перед началом нового цикла измерений необходимо подготовить счетчик, сбросив показания прошлого цикла. Это делается через цепь сброса от устройства формирования и управления.

Взаимосвязь между длительностью строб-импульса Д/„ и числом счетных импульсов (с точностью до одного периода Тх) определяется выражением

откуда

При а = 0 число п соответствует измеряемой частоте/. в герцах, при а = 3 число п соответствует измеряемой частоте fx в килогерцах, при а = 6 число п соответствует измеряемой частоте/,, в мегагерцах и т.д. Таким образом, измеряемая частота/, равна числу импульсов п, пропущенных временным селектором, умноженных на коэффициент 10", определяющий единицу измерения частоты и количество значащих цифр при отсчете.

Погрешность измерения частот при использовании метода дискретного счета имеет две основных составляющих. Первая составляющая — это погрешность формирования образцового интервала времени Дгкв, в течение которого временной селектор пропускает импульсы, т. е. проводится измерение. Эта погрешность в основном определяется погрешностью меры, т.е. относительной нестабильностью частоты опорного кварцевого генератора равной 6К„ = 10“7... 10-4.

Второй составляющей погрешности измерения частоты является погрешность, определяемая взаимным расположением интервального и счетных импульсов, называемая погрешностью дискретизации, равная одному периоду 6Д:

Таким образом, общее выражение для определения относительной погрешности запишется в следующем виде:

Как видно из приведенных формул, погрешность дискретизации уменьшается с увеличением измеряемой частоты/ и интервала Д/к„. Но с увеличением Д/„ уменьшается быстродействие ЭСЧ. В реальных приборах максимальное время измерения, определяемое Д?к,„ ограничивается значением 10 с, поэтому при измерении достаточно низких частот применение рассматриваемого метода неэффективно.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>