JPS6025746B2 - 周波数異常検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えば高安定水晶発振器等の周波数安定度の
劣化による微少な周波数の変化を検出する周波数異常検
出器に関するものである。

従来の周波数異常を検出する方法としては、【ａ）十分
な測定精度を持つ周波数カウンタにより直接測定し異常
を検出する。

｛ｂ’十分な周波数精度を持つ基準周波を分周又は逓倍
して被測定周波数に一致させるようにし、位相比較器に
より周波数のずれを位相変動として検出する。

等が一般的な方法であった。

しかるに之等の方法では次のような欠点があった。

‘ａ’測定器として十分な測定精度を持つ周波数カウン
タが必要であり、周波数カウンタ内の基準周波発振器の
精度が検出しようとする高安定発振器より相当程度上の
精度がなければならず、このような周波数カウンタは非
常に高価であるという欠点があった。

【ｂー 位相比較器により位相変動を検出するためには
、検出しようとする周波数と周波数が一致する高安定な
基準発振器が必要であり入手が困難であるという欠点が
あった。

この発明は従来周波数基準信号として一般的に使用され
ているＩＭＨＺ、８ＭＨＺ、母ＭＨＺ、１０ＭＨ２等の
基準周波数を使用して、任意の周波数の発振器の周波数
の異常の検出を行う周波数異常検出器を得ることを目的
とするものである。

第１図はこの発明の−実施例を示すブロック結線図であ
り、１は基準周波数■の入力端子、２は被測定周波数ｆ
の入力端子、３は被測定周波数入力と上記基準周波数入
力端子１からの入力とを混合しビート周波数ｆｂを出力
するディジタルミキサ、４は上記基準周波数ｂをａ．個
（ａ，は任意の正の整数）をカウントしｔ，時（ｔ，＝
ａ，／ｆ。

）にトリガ出力を発生する周波数カウンタ、５はこの周
波数カウンタのトリガ出力時Ｌから上記基準周波の入力
のａ２個（ａ２は任意の正の整数）の時ら（ｔ２＝ａ２
／ｆ。）までの幅のウィンド信号を出すウィンド発生回
路、６は上記ディジタルミキサ３の出力周波数ｆｂをｂ
個（ｂは正の整数）カウントし上記ウィンド信号の間に
トリガ出力を発生するビート周波数カウンタ、７はこの
ビート周波数カウンタよりのトリガ出力と上記ウィンド
発生回路５の出力とから周波数異常を検出するフリツプ
フロツプ回路、８はこのフリツプフロップ回路の出力端
子である。上記のように構成された周波数異常検出器に
おいては、ディジタルミキサ３の入出力特性は第２図の
ようになる。

第２図はディジタルミキサ３の入出力特性図である。こ
の関係を数式であらわすと‘１’，■式となる。ｆｂｉ
ｌｆ−ｎｆｏＩ ｎ‘ま正の整数 ・・・【１）ｆ
ｂＳｆｏ／２ ・・・【２｝い
ま仮にｆ＝ｋ的 ｋ‘ま任意の倍率工ｎ ・・
・（３｝とした場合‘１｝，側式からｆｂ＝ｌｋｆｏ−
ｎ位ｌ＝ｆｏｌｋ−ｎｌ …【４’ｎは任意の正
の整数であるので、ｋが非常に大きい値であってもｌｋ
−ｎｌは０．５以下の非常に小さな数となる。

例えばの＝ＩＭＨＺ，ｆ＝１３０．０１ＭＨＺ，ｎ＝１
３０ｋ＝１３０．０１とした場合にはｆｂニｆｏｉｌ３
０．０１一１３０ｌ＝０．０１の一方周波数カウンタ４
のトリガ出力の発生時聞けま、ｔ，＝ａ，／ｆｏであり
、ウィンド発生回路５はらかららの間のウィンド信号を
第３図に示したように発生する。

第３図は第１図に示した周波数異常検出器のタイムチャ
ートである。

ビート周波数カウンタ６はディジタルミキサ３の出力ｆ
ｂをｂ個カウントし、上記ウインド信号の間に発生する
トリガ出力は第３図ｃに図示したようになる。

このトリガ出力とウィンド発生器５の出力はフリップフ
ロツプ回路７で比較され、カウント数ｂは固定であるの
でビート周波数カウンタ６のトリガ出力がウインド信号
の幅の中にあれば正常でありウィンド信号をはずれれば
異常信号として出力端子８より警報される。なお時刻同
期のためビート周波数カウンタ６のトリガ出力により周
波数カウンタ４及びビート周波数カウンタ６をリセット
する。以上の関係を式で表わすとｆの変動△ｆがある場
合ｋ‘ま次式のようになる。

ｆ＋△ｆ＝ｋ′ｆ ｋ′＝＝ｋ＋△ｋ △ｋ＝△ｆ／ｆ ……｛５１またビ
ート周波数としては次式のようになる。

ｒｂ＝ｆｏｌＫ一ｎｌニ＆ｌｋ＋△ｋ−ｎｌ ＝ｌｋ−ｎｌｂ＋ｌ△ｋｌｆｏ ……‘６１すなわ
ちビート周波数においての変動分は台として表被れ、機
微側定周波数の変 動△ｋノｋよりも三三倍大きくなったことになる。

上記の数値例によってこの値を求めるとｋ＝１３０．０
１ｎ＝１３０であるからｋ １３０．０１ ｋ−ｎ １３０．０１−１３０ ＝１３００１ このことは正常時にビート周波数をｂ晒カウントして発
生していたトリガ出力の時刻が、周波数ｆに変動△ｆが
ある場合は、大きくずれることになり許容範囲ち〜らを
越えてしまう。

またビート周波数の変動分が大きくみえることはｔ，〜
ｔ２の設定誤差を無視できるようになる。上記の数値例
によってこの関係を調べると、ｆｏ＝ＩＭＨＺであるか
らち，ｔ２の設定精度は土１／ｂ＝±１ムｓとなる。

△ｋ／ｋ＝１０‐８とすればビート職数ぉける変動分は
学ｘ三三＝・ｏ‐８ｘｌ．３００１×１ぴ＝１．３００
１×１０‐４ち＝１秒としても１ムｓの誤差は１．３０
０１×１０‐４に対して十分無視できる値である。

このように周波数変動はビート周波数により大きく拡大
されウインド波の幅をこえ周波数の異常変動として検出
される。

またウィンド発生回路５は基準周波ｆｏを使用してその
幅を正確に規定しているがある程度の設定誤差が許容さ
れているためワンショツトマルチ回路等でも充分実用で
きる。

さらにウインド信号の前後でビート周波数カウンタ６の
トリガ出力を検出すれば周波数が高いか低いかの判別も
簡単にすることができる。

なお上記実施例では周波数異常検出の場合について述べ
たが、ウィンド信号の幅ｔ２一ちを適当に狭くすること
により周波数鮫正にも使用することができる。

この発明は以上説明したとおり、高価な高精密周波数カ
ウンタやペン書きレコーダ等の連続記録装置を使用する
ことなく簡単な構成によって高精度の周波数異常検出が
行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例を示すブロック綾線図、第
２図はディジタルミキサの入出力特性図、第３図は第１
図の周波数異常検出器のタイムチャートである。 図において１は基準周波数的の入力端子、２は被測定周
波数ｆの入力端子、３はディジタルミキサ、４は周波数
カウンタ、５はウィンド発生器、６はビート周波数カウ
ンタ、７はフリップフロップ回路である。 なお各図中同一符号は同一または相当部分を示すものと
する。第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 測定の基準となる基準周波入力、この基準周波入力
   をａ＿１個（ａ＿１は正の整数）カウントしてトリガ出
   力を発生する周波数カウンタ、この周波数カウンタのト
   リガ出力時から上記基準周波入力のａ＿２個（ａ＿２は
   正の整数）までの幅のウインド信号を出力するウインド
   発生器、上記基準周波入力と被測定入力を混合するミキ
   サ、このミキサ出力をｂ個（ｂは正の整数）カウントし
   てトリガ出力を発生するビート周波数カウンタ、このビ
   ート周波数カウンタのトリガ出力が上記ウインド信号の
   幅の中に入つているかいないかを検出する検出回路を備
   えたことを特徴とする周波数異常検出器。