设Na、Nb分别为计数器A和B记得的数值,τ’为闸门时间,则

Na=τ‘·fx (1)

Nb=τ’·f0 (2)

计数器A的计数脉冲与闸门的开闭是完全同步的,因而不存在±1个字的计数误差,由式(3)微分可得:

dNb=±1,τ‘=Nb/f0 (5)

得到测量分辨率:

dfx/fx=±1/(τ’×f0) (6)

由式(6)可以看出,测量分辨率与被测频率的大小无关,仅与取样时间及时基频率有关,可以实现被测频带内的等精度测量。取样时间越长,时基频率越高,分辨率越高。多周期同步法与传统的计数法测频比较,测量精度明显提高。

在时频测量方法中,多周期同步法是精度较高的一种,但仍然未解决±1个字的误差,主要是因为实际闸门边沿与标频填充脉冲边沿并不同步,如图2所示。

从图2可以得出,Tx=N0T0-△t2+△t1,如果能准确测量出短时间间隔Δt1和Δt2,也就能够准确测量出时间间隔Tx,消除±1个字的计数误差,从而进一步提高精度。

为了测量短时间间隔Δt1和Δt2,通常使用模拟内插法或游标法与多周期同步法结合使用[1],虽然精度有很大提高,但终未能解决±1个字的误差这个根本问题,而且这些方法设备复杂,不利于推广。

要得到精度高,时间响应快,结构简单的频率和时间测量方法是比较困难的。

从结构尽量简单同时兼顾精度的角度出发,将多周期同步法与基于量化时延的短时间间隔测量方法结合,实现了宽频范围内的等精度高分辨率测量。

量化时延法测短时间间隔