JP5741887B2 - 周波数測定システム、周波数測定方法、及び周波数測定システムを備える電子機器 - Google Patents

Description

本発明は周波数測定装置および電子機器等に関し、特に、被測定信号を所定のサンプリング周期で連続的に計数し、計数値列から高周波成分を除いて周波数変動成分を検出する短ゲートタイムカウント方式周波数測定装置の改良に関する。

周波数測定の方式には、決められたゲートタイム内に通過するパルスをカウントする直接カウント方式（例えば、特許文献１参照）、パルス周期を正確に計測しその時間の逆数から周波数を求めるレシプロカル方式（例えば、特許文献２参照）、ΔΣ変調信号を得る
ことで周波数を知る方式（例えば、特許文献３参照）が知られている。

特開２００１−１１９２９１号公報 特開平５−１７２８６１号公報 米国特許第７２３０４５８号

出願人は、上記に加え新たな提案として、短ゲートタイムカウント方式（短ゲートカウント方式、短ゲート方式）による周波数測定装置を提案している（特願２００８−０９９７２１号）。

この周波数カウント方式は、所定の短いゲートタイムでパルス列状の被測定信号を途切れることなく繰り返しカウント（サンプリング）し、得られたカウント値の列から高周波成分を取り除く（フィルタリング）ようにしたもので、時間分解能・周波数分解能ともに大幅に改善することができる。本方式の周波数カウンタは、カウンタ回路と小規模な演算回路で構成することが可能であり、回路規模の増大を抑えつつマルチチャネル化が容易であるという特長を持つ。また、サンプリング周波数を高めるほど分解能が向上する等の特徴がある。

しかしながら、この短ゲートタイムカウント方式においては、一定の条件下においてパターン雑音が発生する。パターン雑音は原理的に避けることはできない。これを問題ないレベルまで低減するには、サンプリング周波数を高めることやローパスフィルタの特性を改善する（フィルタの段数を増やす）ことで対処することが出来る。その反面、サンプリング周波数を高めに設定するものとすれば周波数測定の周波数分解能が制限される。また、周波数測定装置のローパスフィルタの段数を高くすれば周波数測定の時間分解能が低下する。

本発明の一態様は短ゲートタイムカウント方式の周波数測定装置において、パターン雑音の影響を低減するものである。

また、本発明の一態様は短ゲートタイムカウント方式の周波数測定装置において、周波数分解能や時間分解能を低下させずにパターン雑音の影響を低減するものである。

上記課題に対応する本発明の実施の形態の周波数計測システムは、供給される被測定信号の周波数に対応したカウント値を発生する、サンプリング周波数を異にする短ゲートタイムカウント方式の複数の周波数測定装置と、前記複数の周波数測定装置のうちいずれかの出力を選択する選択部と、前記複数の周波数測定装置各々におけるパターン雑音レベルを推定し、前記選択部にパターン雑音レベルのより低い周波数測定装置を選択させる制御部と、を備え、前記制御部が、各周波数測定装置について前記カウント値に基づいて被測定信号の周波数を各周波数測定装置のサンプリング周波数で割り算した結果の小数値部分を動作点パラメータとして算出する動作点計算部と、予め動作点パラメータとパターン雑音レベルとの関係を記憶した記憶部と、各周波数測定装置の動作点パラメータからより低いパターン雑音レベルの周波数測定装置を推定し、当該周波数測定装置の出力を前記選択部に選択させる選択制御部と、を有する。

かかる構成によれば、各周波数測定装置を異なるサンプリング周波数で動作させているため、各周波数測定装置におけるパターン雑音の発生状況を違えることができる。パターン雑音特性は動作点パラメーター（簡易に表現すれば、被測定周波数とサンプリング周波数の比）の関数であり、鋭いピーク特性を持つため、パターン雑音の発生状況が異なれば、各周波数測定装置の出力のパターン雑音のピークが重なることを避けることができる。

ここで、動作点パラメータは、（被測定周波数／サンプリング周波数）−Ｉｎｔ（被測定周波数／サンプリング周波数）として定義される。ただし、Ｉｎｔ（ｃ）はｃの整数部を返す関数である。動作点パラメータの性質については後述の実施例で説明する。

従って、サンプリング周波数を高めることや（ローパス）フィルタの特性を改善する等の対策を取らずとも、複数の周波数測定装置の出力のうちから最適な出力を選択することで雑音レベルを低減することができ、時間分解能を犠牲にせずに周波数分解能を改善することができる。

上記複数の短ゲートタイムカウント方式の周波数測定装置は少なくとも第１及び第２周波数測定装置を含み、上記第１周波数測定装置は、上記被測定信号を第１サンプリング周波数で計数し、該被測定信号の周波数に対応した一連のカウント値を出力する第１短ゲートタイムカウンタ部と、上記第１短ゲートタイムカウンタ部の一連のカウント値をフィルタリングして上記被測定信号の周波数に対応する信号を出力する第１ローパスフィルタと、を含み、上記第２周波数測定装置は、上記被測定信号を第２サンプリング周波数で計数し、該被測定信号の周波数に対応した一連のカウント値を出力する第２短ゲートタイムカウンタ部と、上記第２短ゲートタイムカウンタ部の一連のカウント値をフィルタリングして上記被測定信号の周波数に対応する信号を出力する第２ローパスフィルタと、を含むことが望ましい。

かかる構成とすることによって各部周波数測定装置（第１及び第２周波数測定装置）は短ゲートタイムカウント法によって構成されるので、比較的に簡易な回路構成で時間分解能・周波数分解能に優れる。

上記制御部が、上記被測定信号と上記各々の周波数測定装置のサンプリング周波数から各周波数測定装置の動作点を計算する動作点算出部と、予め動作点と雑音レベルとの関係を記憶した記憶部と、上記各々の周波数測定装置の動作点からより低い雑音レベルの周波数測定装置を判別し、当該周波数測定装置の出力を前記選択部に選択させる選択制御部と、を含むことが望ましい。それにより複数の周波数測定装置の中からパターン雑音の少ない周波数測定装置を選択することができる。

また、上記第１及び第２周波数測定装置の各々が、上記ローパスフィルタの後段に出力を調整するスケーリング部を含むことが望ましい。同一被測定信号を測定する第１及び第２周波数測定装置はサンプリング周波数を異にするので、後段のローパスフィルタに入力される計数値も異なる。そこで、スケーリング部によってローパスフィルタの出力値差（あるいはレベル差）を調整し、同一の被測定信号値に対して同じ値が出力されるようにする。それにより、スケーリング部後段のセレクタによって各部周波数測定装置の出力を切り換えてもセレクタ出力に段差（レベルシフト）が生じない。

また、本発明の実施形態の周波数測定システムは、被測定信号を第１サンプリング周波数で計数し、該被測定信号の周波数に対応した一連のカウント値を出力する第１短ゲートタイムカウンタ部と、被測定信号を第２サンプリング周波数で計数し、該被測定信号の周波数に対応した一連のカウント値を出力する第２短ゲートタイムカウンタ部と、前記第１及び第２短ゲートタイムカウンタ部からの出力のうちいずれかを選択して出力する選択部と、上記選択部の出力を調整するスケーリング部と、上記第１短ゲートカウンタ部の出力及び上記第２短ゲートカウンタ部の出力をさらにそれぞれフィルタリングしてから上記選択部に出力するか、または、上記スケーリング部の出力をフィルタリングして出力する、ローパスフィルタと、上記選択部に上記第１短ゲートタイムカウンタ部の出力及び第２短ゲートタイムカウンタ部の出力のうちいずれかの出力を選択させ、上記スケーリング部に選択した短ゲートタイムカウンタ部に対応した調整値を指令する制御部と、を備え、上記制御部が、上記第１及び第２短ゲートタイムカウンタ部について前記カウント値に基づいて被測定信号の周波数をサンプリング周波数で割り算した結果の小数値部分を動作点パラメータとして算出する動作点計算部と、予め動作点パラメータとパターン雑音レベルとの関係を記憶した記憶部と、算出した動作点パラメータから上記第１及び第２短ゲートタイムカウンタ部のうちよりパターン雑音レベルの低い方を推定し、推定した当該短ゲートタイムカウンタ部の出力を上記選択部に選択させると共に選択された短ゲートタイムカウンタ部に対応した調整値を上記スケーリング部に指令する選択制御部と、を有する。
また、参考例の周波数測定装置は、被測定信号を第１サンプリング周波数で計数し、該被測定信号の周波数に対応した一連のカウント値を出力する第１短ゲートタイムカウンタ部と、被測定信号を第２サンプリング周波数で計数し、該被測定信号の周波数に対応した一連のカウント値を出力する第２短ゲートタイムカウンタ部と、上記一連のカウント値をフィルタリングして上記被測定信号の周波数に対応する信号を出力するローパスフィルタと、上記第１及び第２短ゲートタイムカウンタ部の出力のうちいずれかを選択して上記ローパスフィルタに出力する選択部と、上記ローパスフィルタの出力を調整するスケーリング部と、上記第１及び第２短ゲートタイムカウンタ部におけるパターン雑音レベルを推定し、その結果に基づいて上記選択部によりパターン雑音レベルの低い第１又は第２短ゲートタイムカウンタ部の出力を選択させ、上記スケーリング部に選択した短ゲートタイムカウンタ部に対応した調整値を指令する制御部と、を備える。

かかる構成によれば、複数の短ゲートタイムカウンタ部の各々を異なるサンプリング周波数で動作させているため、各短ゲートタイムカウンタ部と共用のローパスフィルタとの組み合わせにおけるパターン雑音の発生状況を違えることができる。パターン雑音特性は動作点パラメーターの関数であり、鋭いピーク特性を持つため、パターン雑音の発生状況が異なれば、各短ゲートタイムカウンタ部とローパスフィルタの組み合わせによる周波数測定装置の出力のパターン雑音のピークが重なることを避けることができる。したがって、各短ゲートタイムカウンタ部の出力を適宜に選択することで雑音レベルを低減することができ、時間分解能を犠牲にせずに周波数分解能を改善することができる。短ゲートタイムカウンタ部は２つに限られず、複数設けることが出来、それにより、動作点パラメータを複数設定することが出来る。

また、かかる構成によれば、複数の短ゲートタイムカウンタがローパスフィルター、スケーリング部を共用するので回路数、部品数、メモリ量などを減らすことが出来る利点がある。

上述した制御部は、現在選択している周波数測定装置の雑音レベルが基準値を超えるときに上記選択部に周波数測定装置の選択を行わせる、ことが望ましい。それにより、出力の頻繁な切換を回避しつつ、ＳＮを改善することが可能となる。

また、本発明の実施の形態の電子機器は、上述した周波数測定装置をモジュールとして搭載することを特徴とする。上述した周波数測定装置は、同じ性能を発揮するよう設計された従来型カウンタ（レシプロカルカウンタ）に比べ省電力で小型であるため、ある物理量を水晶振動子の周波数変化に変換するようにした水晶デバイス、例えば、圧力センサ、加速度センサや、振動子基板表面の微量の質量変化を周波数変化に変換するようにしたＱＣＭ(Quartz Crystal Microbalance)デバイス（質量センサ、ニオイセンサ、ガスセンサ、バイオセンサ等）等に使用して好適である。また、これらを複数組み合わせて使用する機器に使用して好適である。

本発明の実施の形態の周波数測定方法は、被測定信号が入力される短ゲートタイムカウント方式の複数の周波数測定装置の各々を異なるサンプリング周波数で動作させ、上記被測定信号の周波数を上記周波数測定装置のサンプリング周波数で割り算した結果の小数値部分で定義される動作点パラメータを上記複数の周波数測定装置の各々について計算し、予め記憶した上記動作点パラメータとパターン雑音レベルの関係から上記複数の周波数測定装置の出力値におけるパターン雑音レベルを推定し、上記複数の周波数測定装置のうちパターン雑音レベルのより低い周波数測定装置の出力値を選択する。
参考例の周波数測定方法は、被測定信号が入力される複数の周波数測定装置の各々を異なるサンプリング周波数で動作させ、上記被測定信号と上記複数の周波数測定装置の各々のサンプリング周波数とから上記複数の周波数測定装置の各々の動作点パラメータを計算し、予め記憶した上記複数の周波数測定装置の各々の動作点パラメータに対応するパターン雑音レベルから上記複数の周波数測定装置の各々の周波数測定装置のパターン雑音レベルを判断し、上記複数の周波数測定装置の各々のうちパターン雑音レベルのより低い周波数測定装置の出力を選択する。

かかる周波数測定方法によれば、各周波数測定装置を異なるサンプリング周波数で駆動しているため、各周波数測定装置におけるパターン雑音の発生状況を違えることができる。パターン雑音の発生状況が異なれば、各周波数測定装置の出力のパターン雑音ピークが重なることを避けることができる。従って、複数の各周波数測定装置の出力から最適な出力を選択することで雑音レベルを低減することができ、サンプリング周波数を高めることやフィルタの高次数化等の対応策をとらずに済み、時間分解能を犠牲にせずに周波数分解能を改善することができる。

また、本発明の実施の形態の周波数測定方法は、サンプリング周波数が異なる複数の短ゲートタイムカウンタ部によって被測定信号を同時に計数して複数の出力値列を形成し、上記被測定信号の周波数を上記サンプリング周波数で割り算した結果の小数値部分で定義される動作点パラメータを上記複数の短ゲートタイムカウンタ部の各々について計算し、予め記憶した上記動作点パラメータとパターン雑音レベルの関係から上記複数の短ゲートタイムカウンタ部の出力値におけるパターン雑音レベルを推定し、上記複数の短ゲートタイムカウンタ部のうちよりパターン雑音レベルの低いものの出力値列を選択し、選択した出力値列に上記複数の短ゲートタイムカウンタ部相互の出力差分を補償し、補償した出力値列をローパスフィルタを介して測定値出力とする。
また、参考例の周波数測定方法は、動作点パラメータが異なる複数の短ゲートタイムカウンタ部によって被測定信号を同時に計数して複数の出力値列を形成し、各短ゲートタイムカウンタ部の動作点パラメータに基づいていずれかの短ゲートタイムカウンタ部の出力値列を選択し、選択した出力値列に短ゲートタイムカウンタ部相互の出力差分を補償し、補償した出力値列をローパスフィルタを介して測定値出力とする。

かかる周波数測定方法によれば、各周波数測定装置を異なる動作点パラメータで駆動しているため、各周波数測定装置におけるパターン雑音の発生状況を違えることができる。パターン雑音の発生状況が異なれば、各周波数測定装置の出力のパターン雑音ピークが重なることを避けることができる。従って、複数の各周波数測定装置の出力から最適な出力を選択することで雑音レベルを低減することができ、サンプリング周波数を高めることやフィルタの高次数化等の対応策をとらずに済み、時間分解能を犠牲にせずに周波数分解能を改善することができる。

短ゲートタイムカウント方式の周波数測定装置を説明する説明図である。 短ゲートタイムカウンタ部の構成例を説明する説明図である。 他の短ゲートタイムカウンタ部の構成例を説明する説明図である。 ローパスフィルタ部の構成例（アナログフィルタ）を説明する説明図である。 ローパスフィルタ部の構成例（デジタルフィルタ）を説明する説明図である。 短ゲートタイムカウンタ部の出力例を説明するグラフである。 ローパスフィルタ部の出力例を説明するグラフである。 短ゲートタイムカウント方式におけるパターン雑音を説明する説明図である。 第１実施例の短ゲートタイムカウント方式の周波数測定装置の構成例を説明する説明図である。 各周波数測定装置の動作点パラメータに基づいて測定出力を選択する動作を説明する説明図である。 ２つの周波数測定装置の出力からＳＮ比の良い出力部分を選択して出力を合成する例を説明するグラフである。 ４つの周波数測定装置の出力からＳＮ比の良い出力部分を選択して出力を合成する例を説明するグラフである。 ４つの周波数測定装置の出力からＳＮ比の良い出力部分を選択して出力を合成する例を説明するグラフである。 ４つの周波数測定装置の出力からＳＮ比の良い出力部分を選択して出力を合成する例を説明するグラフである。 ４つの周波数測定装置の出力からＳＮ比の良い出力部分を選択して出力を合成する例を説明するグラフである。 ４つの周波数測定装置の出力からＳＮ比の良い出力部分を選択して出力を合成する例を説明するグラフである。 ４つの周波数測定装置の出力の平均値をプロットした比較例を示すグラフである。 第２実施例の短ゲートタイムカウント方式の周波数測定装置（スケーリング部共用）を説明する説明図である。 第３実施例の短ゲートタイムカウント方式の周波数測定装置（ローパスフィルタ部、スケーリング部共用）を説明する説明図である。

本願の実施の形態においては、複数の短ゲートタイムカウント方式の周波数測定装置を異なる動作点パラメータで同時に作動させ、各周波数測定装置の出力のうち低雑音のものを選択する。雑音レベルの判別には動作点パラメータを利用する。

また、他の実施の形態においては、一つの周波数測定装置が複数の短ゲートタイムカウンタ部を含む構成とし、各短ゲートタイムカウンタ部を異なる動作点パラメータで動作させる。各短ゲートタイムカウンタ部の動作の相違による出力差をスケーリング部によって調整し、同じ被測定信号を計測している短ゲートタイムカウンタ部の出力の選択を変えても装置出力にレベル（数値）変化が生じないようにする。

また、他の実施の形態においては、ローパスフィルター部やスケーリング部が共用される。

（用語の説明）
まず、実施例におけるいくつかの用語について説明する。
「短ゲートタイムカウント方式」は、パルス列状の被測定信号を短いゲート時間で連続的に計数し、得られた計数値の列を高周波を除去するローパスフィルタで処理して、周波数に対応する信号を得る周波数測定方式である。

「動作点パラメータ」は、被測定周波数とサンプリング周波数の比として表され、実施例では、以下の式で表されるように使用の便宜上周波数比のうち０〜１の範囲（０〜０．５の範囲）を利用している。
動作点パラメータ＝（被測定周波数／サンプリング周波数）−Ｉｎｔ（被測定周波数／サンプリング周波数） ただし、Ｉｎｔ（ｃ）はｃの整数部を返す関数である。
上記式より、動作点は０〜１の間の値を取る。パターン雑音の強度は動作点の複雑な関数であり、動作点０．５で対称性を持つ。すなわち、動作点０．５−ｄにおけるパターン雑音強度は、動作点０．５＋ｄにおけるパターン雑音強度に等しいという性質がある（０＜ｄ≦０．５）。図８の雑音強度と動作点の関係は、動作点０〜０．５の範囲で示している。

「パターン雑音」は、短ゲートタイムカウント方式の周波数測定装置において動作点（被測定周波数とサンプリング周波数の比）が単純な有理数値に近い場合、大きなパターン雑音が発生する。ΔΣ変調においては、出力が周期的系列を生成するような入力値があり
、これに近い入力が加えられた場合に発生するパターン雑音が知られているが、これと同じアナロジーである。
しかしながら、ΔΣ変調時におけるパターン雑音の回避方法と、短ゲートタイムカウン
ト方式におけるパターン雑音の回避方法では、その思想が異なる。ΔΣ変調の場合、パタ
ーン雑音自体を抑制するために高次の構成や多段の構成とする工夫がなされる。これは、ダイナミックレンジと同程度の入力信号変化を扱うことに起因する。
短ゲートタイムカウント方式の場合、入力信号変化の幅をダイナミックレンジに対してある範囲に収まるように設計することが可能であるため、構成を変更することなく、動作点を適宜選ぶことによりパターン雑音を回避することができる。
なお、出願人はパターン雑音のより詳細な例について特願２００８−２５５６６７号によって説明している。

（短ゲートタイムカウント法）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、特願２００８−０９９７２１号によって提案された「短ゲートタイムカウント法」を使用する周波数測定装置の概略を図１乃至図７を参照して説明する。各図において、対応する部分には、同一符号を付している。

図１において、信号源１０はパルス列信号を発生する。信号源（パルス発生器）１０は、例えば、発振周波数ｆ₀が３０ＭＨｚの水晶発振器であり、例えば、ニオイセンサ、ガスセンサ、バイオセンサなどの検出部に相当する。ニオイ物質などが水晶振動子に付着すると付着量に応じて発振周波数が低下する。このパルス列信号は短ゲートタイムカウンタ部（以下、単に「短ゲートカウンタ部」とも称する。）２０に供給される。短ゲートタイムカウンタ部２０は、供給されるパルス列信号のパルス計数を短いゲート時間で途切れることなく行う。カウント値はパルス列信号の周波数（時間間隔）と対応関係にあり、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３０に逐次供給される。

図２は、短ゲートタイムカウンタ部２０の第１の構成例を示している。短ゲートタイムカウンタ部２０は、信号源から供給されるパルス列信号を途切れることなく計数する（入力信号に対して不感期間を設けない）ことが望ましい。

そこで、第１の実施例では、第１カウンタ２１と第２カウンタ２２の２つのカウンタを備える構成とする。パルス列信号は第１カウンタ２１と第２カウンタ２２の両方に供給される。制御部２３は両カウンタにゲート信号、リセット信号を夫々送り、両カウンタの出力をスイッチを介してローパスフィルタ部３０に供給する。両カウンタから計数値を交互に出力し、一方が計数しているときに他方がリセットやデータ転送などをすることによって、カウンタのリセットやデータ転送時に生ずる不感期間を回避する。なお、制御部２３はハードウエアとして構成しても良いし、パソコンなどによってソフトウェアで構成しても良い。

図３は、短ゲートカウンタ部２０の第２の構成例を示している。この実施例では１つのカウンタ２４を用いている。カウンタ２４は直接カウント方式のカウンタであり、サンプリングしたパルス信号を常時計数し累積値を出力する（リセットしない）。カウンタ２４の出力は減算器２５と前回累積値を保持するレジスタ２６に送られる。減算器２５はカウンタ２４から出力される今回累積値から前回累積値を減じて今回計数値を得て、ローパスフィルタ部３０に供給する。装置全体の動作は図１の測定装置の場合と同様である。

図４は、ローパスフィルタ部３０をアナログ回路で構成した例を示す。この例では、抵抗Ｒ１〜Ｒ３、キャパシタＣ１，Ｃ２、オペアンプＯＰ１からなるローパスフィルタを二段接続としている。これ等の回路定数を適宜に選定することによって、（図示しないＤ／Ａ変換器によって）アナログ信号に変換されたカウンタ２４の出力信号から第１の周波数成分（あるいは第１の周波数以上の高域成分）を除去（抑制）する。ローパスフィルタのカットオフ周波数や信号レスポンス特性は、出力信号のＳ／Ｎ（信号／雑音）比、出力信号の波形応答特性等によって適宜に設定される。短ゲートタイムカウンタ２０から１ビットシリアルで出力される場合には、そのままローパスフィルタ部３０に入力することが出来る。短ゲートカウンタ２０からｎビットで出力される場合には、ｎビット出力に対応したＤ−Ａ変換器を介して入力することが出来る。

図５は、ローパスフィルタ部３０を移動平均フィルタ（デジタルフィルタ）によって構成した例を示す。同図において、３１は加算器、３２はシフトレジスタ、３３は減算器、３４はインバータ、３５は各部に動作タイミングクロックなどを供給する制御部、３６は割算器である。

カウンタから出力された計数値は、加算器３１とタップ数相当の記憶領域を備えるシフトレジスタ３２の両方に与えられる。シフトレジスタ３２内を平均値計算の対象となるＮ個のデータが他と同期して順次移動する。加算器３１の他方には前回計算のトータル値が供給されており、加算器は新計数値と前回のトータル値とを加算する。この累積加算値からシフトレジスタ３２で先頭の（旧い）データの計数値を減算器３３で除き、これを新トータル値とする。新トータル値を前回トータル値として加算器に戻し、新トータル値を除算器３６で対象データ数Ｎで割り算する。このような計算を全データについて行うことによって移動平均値が求められる。ここで、割算器は出力値をスケーリングする機能を持つが、スケーリングを気にしなくても良い場合は省略することができる。移動平均フィルタを多段の構成とする場合、最終段にのみ割算器を配しても良い。

図６は、短ゲートタイムカウンタ２０におけるカウント値の出力の例を示している。この例では、サンプリング周波数１００Ｈｚ（ゲート時間０．０１秒）でパルス列信号を計数した場合を示している。サンプリング周波数１００Ｈｚの場合には、周波数分解能も１００Ｈｚまで低下するため、１つの計数値のみからは供給パルス列信号の１００Ｈｚ以下の情報を検出できないが、１秒間に１００個の計数値が得られることになる。計数値の１００倍である周波数は、３０，０７２，３００Ｈｚと３０，０７２，４００Ｈｚの間に時間軸上にパルス状に分布している。

ここで、サンプリングにおける量子化誤差（±１カウント誤差）について説明する。例えば、直接カウント方式のカウンタで１２３．３４Ｈｚで安定しているパルス列信号を測定する場合について検討する。

ゲート時間１０秒の場合： １０秒ごとに１２３３カウント又は１２３４カウント
これを１／１０倍した、１２３．３Ｈｚもしくは１２３．４Ｈｚの表示（１０秒ごと）となる。（測定誤差は０．１Ｈｚ）

ゲート時間１秒の場合： １秒ごとに１２３カウント又は１２４カウント
１２３Ｈｚもしくは１２４Ｈｚの表示（１秒ごと）となる。（測定誤差は１Ｈｚ）

ゲート時間０．１秒の場合： ０．１秒ごとに１２カウント又は１３カウント
これを１０倍した、１２０Ｈｚもしくは１３０Ｈｚの表示（０．１秒ごと）となる。（測定誤差は１０Ｈｚ）

ゲート時間０．０１秒の場合： ０．０１秒ごとに１カウント又は０カウント
これを１００倍した、１００Ｈｚもしくは２００Ｈｚの表示（０．０１秒ごと）となる。（測定誤差は１００Ｈｚ）

このように、ある一点の周波数で安定しているパルス列信号をカウントした場合、計数値はゲート時間によって定まる２つの値間を振幅とするパルス列状に分布する。一方、カウントするパルス列信号の周波数が変動する場合でも、変動が上記測定誤差に収まる範囲であれば、計数値は２つの値間を振幅とするパルス列状に分布するのに変わりない。例えばゲート時間０．０１秒の場合、カウントするパルス列信号の周波数の変動が１００〜２００Ｈｚの間で収まっている限り、１００Ｈｚもしくは２００Ｈｚの表示が得られる。

図６に示すように、１秒未満の短いゲート時間でサンプリングを行う短ゲートタイムカウント方式では、カウント値がパルス列として振る舞い、被測定周波数の変化に応じパルス列の頻度（粗密）が変化する。振動周波数の大小が当該パルス列の密度の大小に対応する。カウントするパルス列信号の周波数に関する情報は、パルス列として振る舞うカウント値の周波数スペクトルの低域成分に存在する。そこで、ローパスフィルタによってカウント値から低域成分を抽出する（量子化誤差に起因する高調波成分を除去する）ことによってカウントするパルス列信号の周波数の情報を復調することが出来る。

図７は、上述したカウント値の列（図６参照）をタップ数５１２の（デジタル）ローパスフィルタ部３０に与えて高周波成分を除去した例を示している。同図に示されるように供給されたパルス列信号の周波数の変化が連続的な（アナログ的）な曲線として出力される。１００Ｈｚのサンプリング周期の計数では測定不能な領域まで、特に、１Ｈｚ以下の周波数変化まで検出することが可能となっている。

このように、短ゲートタイムカウント方式では、ゲート時間を短くする（サンプリング周波数を高くする）と、各々の測定誤差は大きくなるがたくさんの測定値の列が得られ、ローパスフィルタによって高域成分（あるいはある周波数成分）を取り除くことが出来、周波数測定分解能は向上する。前述したように、ローパスフィルタの特性は、出力信号の所要のＳ／Ｎ、信号応答性などに応じて適宜に設計される。短ゲートタイムカウント方式では、回路規模を小さく抑えることができるため、マルチチャンネル化が容易である。アナログローパスフィルタを用いることによってアナログ出力にも対応することが可能である等の利点を有する。

（パターン雑音）
短ゲートタイムカウント方式は上述した利点を有するものであるが、種々の実験の結果、信号源１０が出力する被測定信号（パルス列信号）の周波数と短ゲートタイムカウンタ２０のサンプリング周波数との組み合わせによっては、パターン雑音（ノイズ）が発生（レベル増加）する場合があることが判った。短ゲートタイムカウント方式において生じる雑音について、図８を参照して説明する。

まず、信号源としてパルス発生器１０を使用し、被測定信号の周波数を種々に変化する。短ゲートカウンタ部２０のサンプリング周波数は１００Ｈｚ、ローパスフィルタ部３０は３段移動平均フィルタ（タップ数３０）としている。

図８は、被測定周波数とサンプリング周波数との比（動作点パラメータ０〜０．５）に対するパターン雑音レベルを示すグラフである。パターン雑音レベルは最大値を１とする相対値（任意単位）で示されている。

上述したように、動作点パラメータは特性把握の便宜上用いられており、以下のように定義される。動作点パラメータ＝被測定周波数÷サンプリング周波数−Ｉｎｔ（被測定周波数÷サンプリング周波数） ただし、Ｉｎｔ（ｃ）はｃの整数部を返す関数である。定義式より、動作点パラメータは０〜１の間の値を取ることがわかる。パターン雑音のレベル（強度）は動作点パラメータの複雑な関数であり、動作点０．５で対称性を持つ。すなわち、動作点０．５−ｄにおけるパターン雑音レベル強度は、動作点０．５＋ｄにおけるパターン雑音強度に等しいという性質がある（０＜ｄ≦０．５）。そこで、図８では、雑音強度と動作点の関係は、動作点０〜０．５の範囲で示している。

（パターン雑音の低減方法）
次に、短ゲートタイムカウント法の周波数測定装置におけるパターン雑音の低減について説明する。パターン雑音を低減するためには、雑音レベルの低い動作点パラメータとなるように周波数測定装置の動作を設定すればよい。動作点パラメータを調整する方法としては、(1) 被測定信号の周波数を調整する。(2) 被測定信号の周波数を見かけ上変化させる。(3) サンプリング周波数を調整する等が考えられる。

そこで、出願人は特願２００８−２５５６６７号で短ゲートタイムカウント方式でパターン雑音を低減した周波数測定装置を提案し、被測定信号を発生する発振器の周波数調整（ｆ調）、カウンタ部の前段に分周器・逓倍器配置、短ゲートタイムカウント部のクロック信号の周波数を調整する等の解決策を開示している。

本願発明では、先の提案のように一つの周波数測定装置の内部パラメータを最適に調整するのではなく、複数（適宜な数）の周波数測定装置（あるいは短ゲートタイムカウンタ部）を使用する。各周波数測定装置（あるいは短ゲートタイムカウンタ部）は異なる動作点パラメータで同時に動作する。そして、被測定信号の周波数変化によって各周波数測定装置（あるいは短ゲートタイムカウンタ部）の動作点パラメータも変化する。これを制御装置（ＣＰＵなど）によって観察して雑音の少ない動作点パラメータで動作している周波数測定装置（あるいは短ゲートタイムカウンタ部）の出力を逐次選択する。選択した出力を各周波数測定装置（あるいは短ゲートタイムカウンタ部）の出力差分で補償して測定値とする。それによって広い測定周波数範囲においてＳＮの良い出力を得る。

（実施例１）
まず、実施例の構成を説明し、その後に雑音を除去する動作について説明する。
図９は、第１実施例の短ゲートタイムカウント方式の周波数測定装置の構成（周波数測定システム）を説明する説明図である。同図において図１と対応する部分には同一符号を付している。なお、ゲートクロック発生回路や電源回路等は知られたものが使用されるので説明を省略する。

同図に示すように、信号源１０からパルス列状の被測定信号ｆｏが短ゲートタイムカウント方式の第１周波数測定装置Ｃ１、第２周波数測定装置Ｃ２、…及び第ｎ周波数測定装置Ｃｎに供給される。第１周波数測定装置Ｃ１乃至第ｎ周波数測定装置Ｃｎの各測定出力はセレクタ５０に供給される。セレクタ５０は後述の制御部１００から供給される信号に応じていずれか一つの測定出力を選択し、図示しない装置出力端に導出する。

第１周波数測定装置Ｃ１は、短ゲートタイムカウンタ部２０、ローパスフィルタ部３０及びスケーリング部４０によって構成される。短ゲートタイムカウンタ部２０は図示しないサンプリング周波数ｆｓ１のゲートクロックに同期して被測定信号ｆｏを計数する。短ゲートタイムカウンタ部２０の動作点パラメータは（ｆｏ／ｆｓ１）−Ｉｎｔ（ｆｏ／ｆｓ１）に設定される。ローパスフィルタ部３０は、供給される計数値列から高周波成分を除去して被測定信号の周波数の大小に対応したレベル（あるいは数値）信号が得られる。スケーリング部４０は同一周波数の被測定信号ｆｏに対して他の周波数測定装置と同じ出力が得られるようにローパスフィルタの３０の出力値をスケーリング係数ｋ１で調整し、レベル調整（あるいは数値を加減したオフセット調整）した出力値をセレクタに供給する。ローパスフィルタ部３０及びスケーリング部４０はデジタル回路あるいはアナログ回路のいずれで構成しても良い。

第２周波数測定装置Ｃ２乃至第ｎ周波数測定装置Ｃｎも同様に構成されるが、第２周波数測定装置Ｃ２の動作点パラメータは（ｆｏ／ｆｓ２）−Ｉｎｔ（ｆｏ／ｆｓ２）に設定される。ここで、ｆｓ２は図示しないサンプリング周波数ｆｓ２のゲートクロックである。また、スケーリング係数ｋ２で調整される。以下同様に、第ｎ周波数測定装置Ｃｎの動作点パラメータｍｎは（ｆｏ／ｆｓｎ）−Ｉｎｔ（ｆｏ／ｆｓｎ）に設定され、スケーリング係数ｋｎで調整される。

いずれかの短ゲートタイムカウンタ部２０（実施例では第１周波数測定装置Ｃ１）のカウント値は制御部１００にも供給される。制御部１００は動作点算出部１１０、選択制御部１２０、選択テーブル１３０等によって構成される。
動作点算出部１１０は、周波数測定装置Ｃ１の短ゲートタイムカウンタ部２０から出力されるカウント値を収集し、一定時間におけるカウント値の分布に基づき動作点パラメータを推定する。カウント値の合計をΣ、収集したカウント値の個数をｎとおくと、定義より、Σ/ｎ−Ｉｎｔ（Σ/ｎ）で推定することができる。この際、必要な推定精度となるようｎを調整する。各々の周波数測定装置における動作点パラメータｍ１〜ｍｎは、被測定信号の測定周波数ｆｏと、サンプリング周波数ｆｓ１〜ｆｓｎが与えられれば、、ｍ１＝ｆｏ/ｆｓ１−Ｉｎｔ（ｆｏ/ｆｓ１）、ｍ２＝ｆｏ/ｆｓ２−Ｉｎｔ（ｆｏ/ｆｓ２）、ｍｎ＝ｆｏ/ｆｓｎ−Ｉｎｔ（ｆｏ/ｆｓｎ）の関係より知ることができる。これ等の各周波数測定装置の短ゲートタイムカウンタ部２０の動作点パラメータの計算結果を選択制御部１２０に出力する。

なお、被測定信号ｆｏの周波数が変化すると、動作点パラメータｍ１〜ｍｎは一定の関係を保って移動する。したがって、いずれか一箇所の短ゲートタイムカウンタ部の出力を監視し、動作点パラメータを計算すれば、他の動作点パラメータは機械的に決まり、全ての周波数測定装置の動作点パラメータを知ることが出来る。

選択制御部１２０は、予め記憶部１３０に保持された図８に示すような動作点パラメータ対パターン雑音強度のテーブルを参照し、各周波数測定装置の動作点パラメータの雑音レベルを判別（推定）する。そして、雑音レベルの低い周波数測定装置の出力を選択するようにセレクタ５０に指令信号を供給する。後述の例では、更に選択制御部１２０は選択した周波数測定装置に対応するケーリング係数ｋｎをスケーリング部に設定する。記憶部１３０は測定装置に内蔵されるコンピュータシステムのメモリ装置やネットワーク上のデータベースなどが該当する。動作点算出部１１０、選択制御部１２０、記憶部１３０は、例えば、コンピュータシステムによって構成される。

このようにして、より雑音レベルの低い周波数測定装置の出力がセレクタ５０によって装置出力端に導出され、ＳＮの良い出力が得られる。
なお、図示しないが、周波数既知のパイロット信号ｆｏを短ゲートタイムカウンタ２０に比較用に入力し、ローパスフィルタ部３０の出力を観察することによって発振周波数ｆｏに対するパターン雑音レベルを得ることができ、ｆｏを周波数掃引することで動作点パラメータ対パターン雑音特性（図８に相当）も容易に測定することが可能となる。

次に、図１０を参照して複数の周波数測定装置（あるいは短ゲートタイムカウンタ部）が２つである場合についての制御部１００の選択動作について更に説明する。周波数測定装置が３以上の場合には、選択対象が増えるが、制御動作は同様である。
図１０において、Ａで示されるグラフは周波数測定装置Ｃ１の動作点パラメータの変化範囲におけるパターン雑音強度特性の例を拡大して示している。また、Ｂで示されるグラフは周波数測定装置Ｃ２の動作点パラメータの変化範囲におけるパターン雑音強度特性の例を拡大して示している。

例えば、被測定信号ｆｏの周波数変化によって周波数測定装置Ｃ１の動作点パラメータｍ１が０．２３〜０．３０の間で変化するとき、周波数測定装置Ｃ２の動作点パラメータｍ２が０．３２〜０．４０（ｍ１＋０．０９）の間で変化する場合を説明する。グラフＡでは動作点パラメータ０．２５にパターン雑音のピークが存在し、グラフＢでは動作点パラメータ０．３３３にパターン雑音のピークが存在している。

しかし、周波数測定装置Ｃ１における動作点ｍ１が０．２５であるとき大きなパターン雑音が生じるが、周波数測定装置Ｃ２の動作点ｍ１の０．２５に対応する動作点パラメータｍ２の０．３４におけるパターン雑音は大きくならない。同様に周波数測定装置Ｃ２における動作点ｍ２が０．３３３であるとき大きなパターン雑音が生じるが、周波数測定装置Ｃ１の対応する動作点ｍ１の０．２４３におけるパターン雑音は大きくならない。

上述したように、動作点パラメータｍ１と動作点パラメータｍ２との関係は、被測定周波数ｆｏおよび２つのサンプリング周波数ｆｓ１、ｆｓ２が決まれば１対１に対応するので、いずれかの動作点パラメータを知ることで他の周波数測定装置の動作点パラメータも判る。周波数測定装置が３以上である場合の複数の動作点パラメータｍｎについても同様である。

制御部１００は、周波数測定装置Ｃ１の動作点パラメータｍ１に基づいて予め記憶部１３０に記憶したテーブル（図８）を参照してパターン雑音強度の大小関係を知ることができる、また、他の周波数測定装置Ｃ２における動作点パラメータｍ２をｍ１＋ｄ（＝０．０９）により計算し、周波数測定装置Ｃ１及びＣ２のパターン雑音強度の大小関係を知ることができる（図１０）。

制御部１００は、例えば、現在選択している周波数測定装置Ｃ１の動作点パラメータの値がパターン雑音強度の高い領域０．２５に接近すると、あるいは雑音強度が所定値を越えると、雑音強度のより小さい周波数測定装置Ｃ２の出力を選択する。制御部１００は、周波数測定装置Ｃ２の出力を選択した後も動作点パラメータの値を監視し、雑音強度の高い領域に接近すると、あるいは雑音強度が所定値を越えると、雑音強度のより小さい周波数測定装置Ｃ１（あるいは他の周波数測定装置）の出力を選択する。周波数測定装置が３以上の場合には、各周波数測定装置の動作点パラメータからそれぞれの雑音強度を判別して雑音強度の低い周波数測定装置を選択する。

なお、例えば、いずれかの周波数測定装置の動作点パラメータに対して複数の周波数測定装置のうちいずれの周波数測定装置のパターン雑音が小さくなるかについてのテーブルを予め用意することで、制御部１００はその動作点パラメータにおいてパターン雑音が小さくなる周波数測定装置の出力を選択することができる。

（測定結果１）
図１１は、実施例１の周波数測定装置による測定結果を説明するグラフである。同図（Ａ）は、３０ＭＨｚ（ｆｏ）の被測定信号を変化させた場合の周波数測定装置Ｃ１の被測定信号の測定例を示しており、周波数測定装置Ｃ１のサンプリング周波数ｆｓ１は１０ｋＨｚ、ローパスフィルタ部３０は三段移動平均フィルタでタップ数４０００である。同図（Ｂ）は、周波数測定装置Ｃ１と同時に動作している周波数測定装置Ｃ２の被測定信号の測定例を示しており、周波数測定装置Ｃ２のサンプリング周波数ｆｓ２は９ｋＨｚ、ローパスフィルタ部３０は三段移動平均フィルタでタップ数４０００である。同図（Ｃ）は実施例の測定出力であり、時間軸上の太実線位置の前後で図（Ｂ）の特性から図（Ａ）の特性に切り換えられている。同図（Ｃ）の実施例の特性は周波数測定装置Ｃ１とＣ２の各出力の雑音の少ない部分によって構成されてＳＮ比が改善されていることが判る。

（測定結果２）
図１２乃至図１６は、４つの周波数測定装置Ｃ１乃至Ｃ４を使用して３０ＭＨｚ（ｆｏ）の被測定信号の周波数変化を測定する周波数測定装置を構成した場合の測定結果を示している。周波数測定装置Ｃ１乃至Ｃ４のサンプリング周波数はそれぞれ１８３１Ｈｚ（ｆｓ１）、１８４５Ｈｚ（ｆｓ２）、１８６０Ｈｚ（ｆｓ３）、１８９０Ｈｚ（ｆｓ４）に設定されている。各周波数測定装置のローパスフィルタ部３０はいずれも３段移動平均フィルタ（６４タップ、１２８タップ、１２８タップの３つの移動平均フィルタの直列接続構成）で構成されている。

図１２乃至図１５は、被測定信号の周波数（ｆｏ）をステップ状に緩やかに上昇したときの周波数測定装置Ｃ１乃至Ｃ４の周波数測定出力例を示している。なお、図中の細線は別途に用意したユニバーサルカウンタによって被測定信号の周波数を精密に測定した結果をプロットしたものである。

図１６は、実施例の測定出力であり、周波数測定装置Ｃ１乃至Ｃ４の動作点パラメータを観察して出力を適宜に選択するようにしたものである。この例では、図中の時間軸上の縦線に位置で周波数測定装置Ｃ３の出力から周波数測定装置Ｃ１の出力に選択が切り換えられた。

図１６の実施例の周波数出力と図１２乃至図１５の各部の周波数出力とを比較すると、動作点パラメータに基づいて各周波数測定装置の出力を選択することによりＳＮ比が改善されることがわかる。

（参考例）
図１７は、周波数測定装置Ｃ１乃至Ｃ４の各出力値の平均値をプロットしたものである。ＳＮ比は全体的に改善されるが、各周波数測定装置の出力の低雑音部分を適宜選択する実施例のＳＮ比には及ばない。

このように、第１実施例によれば、短ゲートタイムカウント方式の複数の周波数測定装置の中から出力を選択する際に、各周波数測定装置の動作点パラメータに基づいてパターン雑音の少ないて特性の良い出力部分を組み合わせて出力信号を形成するようにしたのでパターン雑音のないＳＮ比の良い周波数測定装置を得ることが出来る。

（実施例２）
図１８は本発明の第２の実施例を示している。同図において、図９と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。実施例２では周波数測定装置Ｃ１乃至Ｃｎの各スケーリング部４０を一つのスケーリング部４０ａで構成している。このため、スケーリング部４０ａはスケーリングの係数ｋが調整可能に構成されており、制御部１００によって係数ｋが設定される。また、周波数測定装置Ｃ１乃至Ｃｎでスケーリング部４０ａを共用するため、周波数測定装置Ｃ１乃至Ｃｎのいずれかのローパスフィルタ部３０の出力を選択してスケーリング部４０ａに中継するセレクタ５０が設けられている。

制御部１００は、セレクタ５０による前述した動作点パラメータに基づく各周波数測定装置の出力選択に加えて、選択した周波数測定装置に対応したスケーリング係数ｋをスケーリング部４０ａに設定する。それにより、選択の際の出力差の発生を回避することが出来る。

かかる構成によっても実施例１と同じ結果が得られる周波数測定装置を構成することが出来る。この実施例２によれば、スケーリング部４０ａの数を一つに減らすことが出来、部品数を減らし回路構成を簡単にすることが出来る。

（実施例３）
図１９は、本発明の第３の実施例を示している。同図において、図９と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
実施例３では図９の周波数測定装置Ｃ１乃至Ｃｎの各ローパスフィルタ部３０及び各スケーリング部４０を一つのローパスフィルタ部３０ａ、一つのスケーリング部４０ａで構成している。このため、スケーリング部４０ａはスケーリングの係数ｋが調整可能に構成されており、制御部１００によって係数ｋが設定される。また、周波数測定装置Ｃ１乃至Ｃｎでスケーリング部４０ａを共用するため、各周波数測定装置のローパスフィルタ部３０の出力を選択してスケーリング部４０ａに中継するセレクタ５０が設けられている。

制御部１００は、前述した動作点パラメータに基づく周波数測定装置の出力選択に加えて、選択した周波数測定装置に対応したスケーリングの係数ｋをスケーリング部４０ａに設定する。
この構成では、動作点パラメータが異なる複数の短ゲートタイムカウンタ部２０によって被測定信号を同時に計数して複数の出力値列を形成し、各短ゲートタイムカウンタ部２０の動作点パラメータに基づいていずれかの短ゲートタイムカウンタ部２０の出力値列をセレクタ５０によって選択する。選択した出力値列に短ゲートタイムカウンタ部２０相互の出力差分をスケーリング部４０ａによって補償する。補償した出力値列からローパスフィルタによって高周波成分を除去して測定値出力とする。

かかる構成によっても実施例１と同じ結果が得られる周波数測定装置を構成することが出来る。この実施例２によれば、スケーリング部４０ａの数を一つに減らすことが出来、更にローパスフィルタ部３０の数も一つに減らすことができる。したがって、より部品数を減らし回路構成を簡単にすることが出来る。

以上説明したように、本発明の実施例によれば、高次数のフィルターを用いずにパターン雑音を抑制することができ、時間分解能を損なわずにＳＮ比を向上させることが可能である。設計余裕度が増すためローパスフィルタのタップ数を下げることができ、高速応答性が実現できる（高速応答性はメモリの削減と同義である。）。同じサンプリング周波数では、性能が著しく向上するため、要求される性能が低い場合はサンプリング周波数を下げることができ、消費電力が抑制される。

また、本発明の実施例によれば、選択された出力をスケーリングするスケーリング部を備えるので、切り替えの際の出力値間の繋ぎ目をスムーシングすることができる。また、ローパスフィルタ部やスケーリング部を共有することによって回路の部品点数を削減できる。
なお、各実施例において制御部は、現在選択している周波数測定装置の雑音レベルが基準値を超えるときに選択部に周波数測定装置の選択を行わせるようにしても良い。それにより、出力の頻繁な切換を回避しつつ、ＳＮを改善することが可能となる。

（周波数測定装置を用いた装置）
上述した周波数測定装置は電子機器にモジュールとして搭載されて利用される。短ゲートタイムカウント法の周波数測定装置は同じ性能を発揮するよう設計された従来型カウンタ（レシプロカルカウンタ）に比べ回路構成が簡易であり、省電力で小型であり好都合である。例えば、振動子基板表面の微量の質量変化を周波数変化に変換するようにしたＱＣＭ(Quartz Crystal Microbalance)デバイス（質量センサ、ニオイセンサ、ガスセンサ、バイオセンサ等）等に使用して好都合である。また、ある物理量を水晶振動子の周波数変化に変換するようにした水晶デバイス、例えば、圧力センサ、加速度センサや、また、これらを複数組み合わせて使用する機器に使用しても好適である。

Ｃ１ 周波数測定装置、Ｃ２ 周波数測定装置、Ｃ３ 周波数測定装置、Ｃｎ 周波数測定装置、１０ 信号源、２０ 短ゲートタイムカウンタ部、２１ カウンタ、２２ カウンタ、２３ 制御部、２４ カウンタ、２５ 減算器、２６ レジスタ、３０ ローパスフィルタ部、３０ａ ローパスフィルタ部、３１ 加算器、３２ シフトレジスタ、３３ 減算器、３６ 除算器、４０ スケーリング部、４０ａ スケーリング部、５０ セレクタ、１００ 制御部、１１０ 動作点算出部、１２０ 選択制御部、１３０ 記憶部

Claims (8)

1. 供給される被測定信号の周波数に対応したカウント値を発生する、サンプリング周波数を異にする短ゲートタイムカウント方式の複数の周波数測定装置と、
   前記複数の周波数測定装置のうちいずれかの出力を選択する選択部と、
   前記複数の周波数測定装置各々におけるパターン雑音レベルを推定し、前記選択部にパターン雑音レベルのより低い周波数測定装置を選択させる制御部と、を備え、
   前記制御部が、
   各周波数測定装置について前記カウント値に基づいて被測定信号の周波数を各周波数測定装置のサンプリング周波数で割り算した結果の小数値部分を動作点パラメータとして算出する動作点計算部と、
   予め動作点パラメータとパターン雑音レベルとの関係を記憶した記憶部と、
   各周波数測定装置の動作点パラメータからより低いパターン雑音レベルの周波数測定装置を推定し、当該周波数測定装置の出力を前記選択部に選択させる選択制御部と、を有する周波数測定システム。
2. 前記複数の周波数測定装置は少なくとも第１及び第２周波数測定装置を含み、
   前記第１周波数測定装置は、前記被測定信号を第１サンプリング周波数で計数し、該被測定信号の周波数に対応した一連のカウント値を出力する第１短ゲートタイムカウンタ部と、前記第１短ゲートタイムカウンタ部の一連のカウント値をフィルタリングして前記被測定信号の周波数に対応する信号を出力する第１ローパスフィルタと、を含み、
   前記第２周波数測定装置は、前記被測定信号を第２サンプリング周波数で計数し、該被測定信号の周波数に対応した一連のカウント値を出力する第２短ゲートタイムカウンタ部と、前記第２短ゲートタイムカウンタ部の一連のカウント値をフィルタリングして前記被測定信号の周波数に対応する信号を出力する第２ローパスフィルタと、を含む、請求項１に記載の周波数測定システム。
3. 前記第１及び第２周波数測定装置の各々が、前記ローパスフィルタの後段側に出力を調整するスケーリング部を含む、請求項２に記載の周波数測定システム。
4. 被測定信号を第１サンプリング周波数で計数し、該被測定信号の周波数に対応した一連のカウント値を出力する第１短ゲートタイムカウンタ部と、
   被測定信号を第２サンプリング周波数で計数し、該被測定信号の周波数に対応した一連のカウント値を出力する第２短ゲートタイムカウンタ部と、
   前記第１及び第２短ゲートタイムカウンタ部からの出力のうちいずれかを選択して出力する選択部と、
   前記選択部の出力を調整するスケーリング部と、
   前記第１短ゲートカウンタ部の出力及び前記第２短ゲートカウンタ部の出力をさらにそれぞれフィルタリングしてから前記選択部に出力するか、または、前記スケーリング部の出力をフィルタリングして出力する、ローパスフィルタと、
   前記選択部に前記第１短ゲートタイムカウンタ部の出力及び第２短ゲートタイムカウンタ部の出力のうちいずれかの出力を選択させ、前記スケーリング部に選択した短ゲートタイムカウンタ部に対応した調整値を指令する制御部と、を備え、
   前記制御部が、
   前記第１及び第２短ゲートタイムカウンタ部について前記カウント値に基づいて被測定信号の周波数をサンプリング周波数で割り算した結果の小数値部分を動作点パラメータとして算出する動作点計算部と、
   予め動作点パラメータとパターン雑音レベルとの関係を記憶した記憶部と、
   算出した動作点パラメータから前記第１及び第２短ゲートタイムカウンタ部のうちよりパターン雑音レベルの低い方を推定し、推定した当該短ゲートタイムカウンタ部の出力を前記選択部に選択させると共に選択された短ゲートタイムカウンタ部に対応した調整値を前記スケーリング部に指令する選択制御部と、を有する周波数測定システム。
5. 前記制御部は、更に、現在のパターン雑音レベルが基準値を超えるときに前記選択部に前記選択を行わせる、請求項１乃至４のいずれかに記載の周波数測定システム。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の周波数測定システムをモジュールとして搭載した電子機器。
7. 被測定信号が入力される短ゲートタイムカウント方式の複数の周波数測定装置の各々を異なるサンプリング周波数で動作させ、
   前記被測定信号の周波数を前記周波数測定装置のサンプリング周波数で割り算した結果の小数値部分で定義される動作点パラメータを前記複数の周波数測定装置の各々について計算し、予め記憶した前記動作点パラメータとパターン雑音レベルの関係から前記複数の周波数測定装置の出力値におけるパターン雑音レベルを推定し、
   前記複数の周波数測定装置のうちパターン雑音レベルのより低い周波数測定装置の出力値を選択する、周波数測定方法。
8. サンプリング周波数が異なる複数の短ゲートタイムカウンタ部によって被測定信号を同時に計数して複数の出力値列を形成し、
   前記被測定信号の周波数を前記サンプリング周波数で割り算した結果の小数値部分で定義される動作点パラメータを前記複数の短ゲートタイムカウンタ部の各々について計算し、予め記憶した前記動作点パラメータとパターン雑音レベルの関係から前記複数の短ゲートタイムカウンタ部の出力値におけるパターン雑音レベルを推定し、前記複数の短ゲートタイムカウンタ部のうちよりパターン雑音レベルの低いものの出力値列を選択し、
   選択した出力値列に前記複数の短ゲートタイムカウンタ部相互の出力差分を補償し、
   補償した出力値列をローパスフィルタを介して測定値出力とする、周波数測定方法。