JPS6042382Y2 - 平均周波数測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案の入力信号の周波数を複数回測定してその平均
値により入力信号の周波数を測定する平均周波数測定装
置に関する。

このような平均周波数測定装置においては平均周波数測
定のためのゲート信号と入力信号の位相とが一致してい
ると平均化することにより測定精度は向上しない。

このような点より従来においては第１図に示すような構
成がとられていた。

即ち雑音発生器１１を設け、その雑音発生器の出力によ
りクロック発生器１２よりのクロック信号の位相を変調
器１３において変調し、その位相変調されたクロックと
同期してゲート信号発生器１４よリゲート信号を発生し
、そのゲート回路信号によりゲート回路１５を開閉制御
し端子１６からのパルス入力信号を一定期間開いてその
ゲート出力をカウンタ１７にて累積計数し平均化回路１
８に累積計数値をゲート信号の数で割算することによっ
て平均周波数を求めていた。

このように従来の平均周波数測定装置においてはそのゲ
ート信号の位相を変化させることによって入力信号に対
する測定位相をゲート回路信号ごとにランダムに変化さ
せることによって測定精度を向上している。

このようにこの従来の装置においてはゲート信号の位相
と変化させるため例えばバースト状の入力信号、つまり
搬送波をパルスによって１００％変調した断続信号を測
定する場合においては、そのパルスの幅内における搬送
波の周波数を測定することになるが、パルス変調信号に
対してゲート信号の位相が前後に変化してもそのゲート
回路信号が入力パルス変調信号のパルス幅内に入るよう
にする必要がある。

よってそれだけゲート信号の幅を狭くする必要があり、
同一測定精度とする場合には測定時間を長く腰つまり平
均するべき測定繰返し数を多くする必要がある。

更に従来においてはゲート信号の位相を変化するために
わざわざ変調器１３を設けて行っていた。

この考案の目的は比較的簡単な構成で、しかも高い精度
の測定を短時間で行うことを可能とする平均周波数測定
装置を提供することにある。

この考案によれば入力信号を局部信号により周波数変換
してその周波数変換された信号をゲート回路を通じてカ
ウンタに供給して周波数を測定するが、その局部信号と
して位相同期ループ、いわゆるＰＬＬによって安定化さ
れた発振器を用い、しかもそのＰＬＬの位相検出回路の
出力に対してランダム信号を重畳する。

これにより局部信号周波数の位相をランダムに変化させ
る。

しかしゲート回路を開いて周波数変換された入力信号を
計数している間は局部発振器の発振位相を変化させない
ように保持させる。

このようにして比較的簡単な構成て精度の良い比較的短
かい時間で行うことが可能となる。

例えば第２図に示すように入力端子１６よりの入力信号
は周波数変換器２１において周波数変換される。

その周波数変換器２１に対する局部信号は位相同期ルー
プ、いわゆるＰＬＬによって安定化された局部発振器２
２の出力が用いられる。

即ち局部発振器２２としては電圧制御発振器、いわゆる
ＶＣＯを用いその発振器２２の出力は必要に応じて分周
器２３で１７Ｍに分周され、その分周出力は位相検出器
２４において基準発信器２５の基準信号と位相比較され
、その位相比較出力は後で説明する加算器２６を通じ、
更に位相補償回路２７を通じてＶＣＯ２２に制御信号と
して与えられる。

このようにしてＶＣＯ２２の発振精度は基準信号発生器
２５の精度によって決まり、かつ分局器２３の存在によ
って周波数がＭ倍とされた安定化した局部信号出力が得
られる。

このｖｃｏ ２２、分周器２３、位相検出器２４、加算
器２６、位相補償器２７により位相同期ループ、いわゆ
るＰＬＬ２８が構成される。

周波数変換器２１の出力は例えば入力信号が局部発振信
号によって中間周波数の信号に変換され、その信号は必
要に応じて増幅器２９により増幅されてゲート回路１５
に供給される。

又この例においては入力信号が第３図Ａに示すようなパ
ルス変調波の場合であり、そのパルス変調波と同期して
その信号の存在する期間内にゲート信号を発生するよう
にした場合である。

このため中間周波数増幅器２９の出力は検波器３１にも
供給され、これにより第３図Ｂに示すような包路線検波
出力が得られる。

その検波出力の立上りと同期して一定幅のゲート信号が
ゲート信号発生回路１４より第３図Ｃに示すように発生
される。

このゲート信号がゲート回路１５に与えられてゲート回
路１５が開閉制御される。

このゲート信号のゲート幅を正確にするためゲート信号
発生器１４は基準信号発生器２５の精度によって決定さ
れるようになっている。

ゲート回路１５の出力はカウンタ１７で累積計数され、
その累積加算値は平均演算回路１８で測定回数、即ちゲ
ート信号の数で割算され、その割算結果は表示器３２に
周波数として表示される。

この考案においてはランダム信号発生器３３が設けられ
、そのランダム信号発生器の出力がＰＬＬ２８の位相検
波器２４の出力に対して重畳される。

ゲート回路１５が開かれている間においては位相検波器
２４の出力に重畳されるランダム信号の値は一定に保持
される。

この実施例においては検波器３１の出力の立下りでラン
ダム信号発生器３３の出力がサンプルホールド回路３４
においてサンプルホールドされる。

そのサンプルホールドされた出力が加算器２６に供給さ
れて位相検出器２４の出力と重畳される。

例えばランダム信号発生器３３より第３図りに示すよう
に振幅がランダムに変化する信号が発生し、この信号は
検波器３１の出力の立下りによりサンプルホールドされ
、サンプルホールド回路３４より第３図Ｅに示すような
出力が得られる。

このサンプルホールド回路３４の出力は検波器３１の出
力立下りから次の立下りまでは一定で変化しないが、そ
のレベルは検波器３１の出力の立下りごとにランダムに
変化する。

このサンプルホールド回路３４の出力は加算器２６に供
給される。

従って発振器２２の発振位相はサンプルホールド回路３
４よりの出力レベルが変化するごとにランダムに位相が
変化して発振を続けることになる。

このため入力端子１６の入力信号と発振器２２の出力と
の位相関係がランダムに変化される。

よってゲート信号発生器１４のゲート信号と増幅器２９
の出力信号、つまり入力信号と対応する信号との位相関
係がそのゲート信号の発生ごとに異なった状態となり、
つまりランダムに変化することになる。

従ってこのようにしてゲート信号ごとに周波数を測定し
てその平均値を求めるときはその平均周波数の測定精度
が向上することになる。

以上述べた第２図に示した実施例によればそのパルス入
力信号がパルス変調波の場合においてもその入力変調信
号を充分広い範囲で利用することができ、つまりゲート
信号の位相をランダムに変化させるものでないため、こ
のようなパルス変調信号を測定する場合においてゲート
信号を充分広くすることができる。

しかし第１図に示した場合においてはゲート信号をラン
ダムにその位相を変化させるため常にゲート信号がパル
ス変調波の中にあるようにゲート信号の幅を狭くする必
要があり、それだけ同一測定精度を得るには多数回の回
数測定を行う必要があり、測定時間が長くなる。

又この第２図に示した実施例においてはそのゲート信号
に対して入力信号の位相を変化させる場合のためのＰＬ
Ｌの位相検出器の出力に対してランダム信号を重畳して
いるため、第１図に示したような変調器１３に対応する
ものは設けることなく簡単に構成することができる。

更に測定中、つまりゲート回路１５が開かれている状態
においては発振器２２の位相は変化せず固定位相となっ
ているため測定誤差がそれだけ生じない。

第２図においては入力信号周波数が高い場合を測定し、
一方基準信号発生器２５の周波数は一般に例えばＩＭＨ
ｚ又は１０ＭＨｚ程度であり、入力信号がマイクロファ
ンのような場合において局部信号も高い周波数とするた
めＰＬＬ２８に分周器２３を挿入して高い周波数の安定
な局部信号出力を得て入力周波数を正確に測定できるよ
うにした。

しかし入力信号周波数が低い場合においては分周器２３
は省略できる。

又高い周波数の発振器２２を得る場合においても例えば
第４図に示すように発振器２２の出力を基準発振器２５
の出力でサンブリソゲし、位相検出器２４として高調波
位相検波器を用いてその出力を加算器２４に供給しても
よい。

又周波数変換器２１としては、いわゆる高周波ミキサー
を用いてもよい。

ランダム信号発振器３３としては例えばツェナダイオー
ドを用いた雑音源の他に、いわゆるクロックパルスを帰
還回路性の計数器によって計数して疑似ランダムパルス
を発生し、その出力をアナログ信号に変換したものを用
いることもできる。

そのようにクロックによって雑音を発生する場合におい
ては、先のゲート信号発生器１４のゲート信号のパルス
間の期間だけクロックの供給を停止させてカウンタ１７
の計数期間中は加算器２６に加算されるランダム信号を
一定値に保持するようニジてもよい。

又上述においてはこの考案をパルス変調波の搬送波周波
数を測定する場合に適用したが、そのような場合に限る
ことなく連続波の周波数測定にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の平均周波数測定装置を示すブロック図、
第２図はこの考案による平均周波数測定装置の一例を示
すブロック図、第３図はその動作の説明に供するための
波形図、第４図はこの考案による周波数測定装置の一部
変形例を示すブロック図である。 １４：ゲート信号発生器、１６：入力端子、１７：カウ
ンタ、１８：平均化演算回路、２１：周波数変換器、２
２：局部発振器、２４：位相検出器、２５：基準信号発
生器、２６：加算器、２８：Ｐ比、３１：検波器、３３
：ランダム信号発生器、３４：サンプルホールド回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 位相同期ループにより周波数が安定化された局部発振器
   と、その局部発振器の出力を局部信号として入力信号を
   周波数変換する周波数変換器と、その周波数変換器の出
   力が供給されてゲート信号により開閉されるゲート回路
   と、そのゲート回路の出力を計数してその計数値を複数
   のゲート信号について平均化する平均化計数手段と、ラ
   ンダム信号を発生するランダム信号発生器と、そのラン
   ダム信号の出力を上記位相同期ループ内の位相検出器の
   出力に重畳する加算器と、少なくとも上記ゲート回路が
   開いている間は上記加算器に入力されるランタム信号を
   変化しないように保持する手段とを具備する平均周波数
   測定装置。