​频率计数器介绍

同步天下
2022-05-27
来源:原创

关键词:射频计数器 微波计数器 频率计数器

频率和周期是描述周期性现象的重要参数。在自然界,特别是在电子技术中,周期现象是普遍存在的,也是经常被利用的。频率的测量与时间的测量时紧密联系的。时间是国际单位制中7个基本物理量之一,它的单位是秒(s),是从时间的单位导出频率的单位,近年来随着氢原子钟、铯束管原子钟和铷泡原子钟等高准确度、高稳定度频率信号源的发展,使得频率测量的精度可以做得很高,并且许多参数(如时间、相位等)都可以转换成频率来测量。此外,频率信息的传输和处理(如倍频分频和混频等)都比较容易,并且精确度也很高。因此,频率测量时电子测试中一个很重要的参数,它对微波通信、雷达、导航、航空航天等技术都有重要影响。

频率计数器的频率有射频、微波两种对于低档产品要求使用操作方便,量程(足够)宽,可靠性高,价格低。而对于中高档产品, 则要求有高分辨率,高精度,高稳定度,高测量速率;计数器所具有的功能外,还要有数据处理功能,统计分析功能,时域分析功能等等,或者包含电压测量等其他功能。

频率计数器的基本功能是测量一个频率稳定度高的频率源的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数,此时我们称闸门时间为1秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长,得到的频率值就越准确,但闸门时间越长则没测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短,测的频率值刷新就越快,但测得的频率精度就受影响。本频率计是用数字显示被测信号频率的仪器,被测信号可以是正弦波,方波或其它周期性变化的信号。

在测试通讯、微波器件或产品时,常常需要测量 频率,通常这些都 是较复杂的信号,如含有复杂频率成分、调制的或含有未知频率分量的、频率固定的或变化的、纯净的或叠加有干扰的等等。为了能正确地测量不同类型的信号,必须了解待测信号特性和各种频率测量仪器的性能。微波计数器一般使用类型频谱分析仪的分频或混频电路,另外还包含多个时间基准、合成器、中频放大器等。虽然所有的微波计数器都是用来完成计数任务的,但制造厂家都有各自的一套复杂的计数器的设计、使得不同型号的 计数器性能和价格会有所差别,因此需要根据其附加特性或价格来慎重选择。

对灵敏度和准确度的要求为了测量微波频率, 频率计必须在测量频率点上有足够的灵敏度,因为有些仪器的实际性能比说明书给 出的指标要好些,这样当测量临界信号时才可能有更多的灵活性。例如,微波计数器说明书给出在20GHz时灵敏度为-25dBm,那么完全可以成功地用来测量该频率点上-30dBm的信号。当然,如果计数器的额定最高频率为18GHz,那么由于计数器电路不能工作在18GHz以上,你甚至不能用它测量在20GHz上0dBm的信号。因此,如果要做精确的测量,一 定要保证被 测信号的频率和幅度在测量仪器的指标范围之内。

说明书上的测试性能指标给出了测量仪器的“准确度”和“分辨率”。准确度指标表明仪器的读数接近实际信号频率的程度;而分辨率指标表明多么小的频率变化可能在仪器上显示出来。假如需要在15GHz有1Hz的分辨率,仪器必须至少显示11位数。高分辨率可以快速测出更小的漂移值和不稳定值,但这时的读数不能完全代表仪器的准确度。

仪器的频率测量准确度取决于时基。大多数仪器使用的10MHz参考振荡器具有10-7或 10-8的频率准确度和稳定度。高分辨率比高精度更容易实现,因为增加显示位数比制造更稳定的振荡参考源要容易的多。

为了提高仪器的测量准确度和稳定度,可以购买一个具有小型恒温槽的参考振荡器作为时间基准。好的恒温槽温度可以稳定到零点几度,这样就可以保证在外部温度变化时振荡器的频率变化相当小。当然,仪器的固有准确度取决于制造的精度以及校准实验室对时基振荡器的校正;准确度主要取决于晶振的热稳定性,而与老化关系不大。

在某些特殊的测试场合,可能需要其它附件,比如用一个射频放大器来放大低电平的信号,或通过一个外接的混频器来测量超出计数器测量范围的频率,当然,有些计数器能够直接测量100GHz以上的频率。在机动车的防撞雷达和低功率通讯中继站就需要这种性能的频率计来测量。还有些计数器可以测量信号电平、周期、脉宽和脉冲频率,选择这样的计数器可以使测试方案中使用的测试仪器更少。

我司生产的微波频率计可以最高测试60GHz的信号,提供12位分辨率和100ps\50ps\20ps三种速度选件。更在双通道、多通道同时测试是首创厂家完全媲美国外同类设备,二十余种选件满足各种用户需求

该计数器采用7寸大触摸屏设计,频率测量分辨率最高可达12位/s和17位/100000s显示,被测频率范围高达60GHz,并具有功率计功能,时基标配高精度OCXO恒温晶振,可选高稳晶振和铷钟。

该计数器具有频率、周期、频率比、输入功率最大值/最小值/峰峰值、时间间隔、脉宽、上升时间/下降时间、占空比、相位等测量功能,并兼有强大的数学运算、统计功能,包括平均值、标准偏差、最大值、最小值、峰峰值、累加计数、阿仑方差、频率偏差、瞬时日差、趋势图和直方图等。

随着现代科技的发展,时间和频率测量的重要性已日益明显。例如,在卫星发射、导弹跟踪、飞机导航、潜艇定位、大地测量、天文观测、邮电通信、广播电视、交通运输、科学研究、生产及生活等各个方面,都离不开对时间和频率的测量。

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