JPH01101469A - 位相差又は相対周波数偏差測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は被測定信号の周波数信号夫が広笥囲に亙って変
化しても均一な測定精度を有し１口つ常に所望位相範囲
に対してフルスケールにて表示することのできる位相差
又は相対周波数偏差測定装置に関する。

（従来の技術） 中期又は長期に亙ってより高粘度の時刻信号を発生する
装置等においては、複数の高精度周波数発生源を備え且
つこれらの相対的な位相ずれ或は周波数差を検出して互
いを補正し、或は多数決によって最も精度の高い周波数
信号を選定するために複数信号の位相差を測定表示する
必要がある。。

また、このような位相差検出手段は遠隔した位置にある
２点間の距離を正確に測定するために互いの地点に到達
する同一発振源からの電波の位相差を検出する場合等、
種々の分野において広く用いられる技術である。

従来、このような位相差又は相対周波数偏差測定装置と
しては、第２図（ａ）　（ｂｌに示すものが一般的に用
いられてきた。

この装置は比較すべきｆとｆ＋Δ「なる２つの周波数信
号夫々をシュミット・トリガ回路１ａ。

ｌｂによって方形波に整形した後、線形３６０度位相比
較器２に人力し、その出力を直流成分のみを通過する低
域濾波器ＬＰＦ３を介して図示を省略したメータ等の指
示器に接続するよう構成したものである。

この構成において、線形３６０度位相比較器２は、２つ
の信号の位相差０度から３６０度の全域にわたって直線
的に直流信号を生ずる回路で１通常適当にプログラムさ
れたＪＫフリップ・フロップ回路を組合せて構成される
ことが多い。

このような線形３６０度位相比較器については、例えば
講談社発行、Ｐ・カルタショフ著の１時と周波数１に詳
細に述べられているので、ここでの説明を省略し、　ｌ
ｉｉにその一例を第２図（ｂ）に示す。

このようにして得られた２つの信号の位相差に対応した
直流出力は通常Ｔ＝ｌ／ｆ（Ｔは位相差ｒｆ間）に読み
台えて出力する。

しかしながら、従来のように線形３６０度位相比較器と
ＬＰＦとの組合せによる装置では、測定対象となる信号
周波数帯域によって同一位相に対する直流出力値が異な
ってくる。

このため、被測定信号の周波数が異なる毎に表示装置の
測定レンジのスケールを変換しなければならず、極めて
煩雑であるという欠点があった。

この煩わしさは、位相差を時間差或は周波数偏差として
表わす場合に著しいものとなる。

例えば１位相差３６０度をフルスケールとする場合１周
波数が５　ＭＨｚでは位相−時間の関係におけるフルス
ケールが富マイクロ秒（μＳ）となるのに対し、測定周
波数がＩ　ＯＫ　ＩＩ　ｚのときはｌＯＯマイクロ秒（
μＳ）となってＩ　Ｍ　Ｈｚの場合に比して１００倍の
値がフルスケール表示として必要になる。　　□ このように被測定周波数が異なるのに対応してスケール
目盛が相違すれば、その補正或は表示変換手段を必要と
するばかりでなく、その処理にて誤差を生じる虞れがあ
り、正確な位相−一間或はその他の計測が困難となると
いう問題をも含んでいた。

（発明の目的） 本発明は上記に鑑みてなされたものであり、２つの周波
数信号の位相差或はこの位相差から周波数偏差等を検出
表示する場合、被測定信号の周波数に関係なく同−位相
或は周波数偏差等を常に同一レンジフルスケールに自動
的に表示することのできる位相差又は相対周波数偏差測
定装置を提供するものである。

（発明の概要） 上記目的を達成するため、本発明の位相差又は相対周波
ｆｉ偏差測定装置にあっては、２つの波瀾定周波数信号
の夫々をパルス波形（矩形波）に整形する波形整形回路
と、これら２つの波形の位相差に応じた直流信号を発生
する位相差比較器と、該直流信号を所要周波数にて量子
化する量子化器と、量子化された信号を蓄積するととも
に該蓄積した信号データを前記被測定信号周波数に応じ
た所定位相時間に分割して出力する信号処理回路とを備
えたことを特徴としている６ （実施例） 以下１本発明及び実施例を図面を用いて詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、第
２図と同一の部分は同一の符号で表わし重複した説明は
省略する。

同図において符号１ａ及びｌｂは、夫々波形整形回路と
してのシュミット・トリガ回路であって、両者夫々に被
測定信号たる「及びｆ＋Δ「の周波数信号を入力すると
ともに夫々の出力を位相比較器２に入力する。

また、位相比較器２の出力は量子化器４及び信号処理回
路５を介してデジタル・アナログ変換器（Ｄ／Ａコンバ
ータ）６に入力し、その出力を図示せぬ表示装置に接続
するよう構成したもので、前記量子化器４には所定周期
のクロック信号７が入力されており、該量子化器４では
入力される信号をクロック信号に基いてサンプリングを
行いデジタル信号によって量子化する。また、信号処理
回路５においては前記量子化されたデジタル信号を所定
時間に亙って蓄積しておき、そのデータを、−・定の位
相時間に分割したのちＤ／Ａコンバータ６に出力する。

Ｄ／Ａコンバータ６ではデジタル信号をアナログ信号に
変換して図示せぬ表示器例えば高精密級の可動鉄片型メ
ータ等のアナログ表示器に入力するよう構成したもので
ある。

本発明はこのように２つの信号の位相差或は周波数差を
一μ所定クロック信号によって量子化したうえで、その
時の被測定周波数に対応して前記量子化デ＝りを分割す
ることにより一定の位相−時間関係を保つよう補正して
出力するものである。

この方法によれば、フルスケールを随時任意に切換える
ことができるうえ１１１記に子化回路４のクロック周波
数を高くすることによって任意の分解能を得ることがで
きる。

次に、前記量子化回路４及び信号処理器５における信号
処理の具体的実施例について説明する。

第３図（ａ）は本発明の具体的一実施例を示すブロック
図であり、この装置は前記第１図に示したブロックに更
にシュミット・トリガ回路＋ａ（叉はｌｂ）出力をゲー
ト信号とするゲート回路８を付加し、このゲート回路８
によって前記クロック信号７のパルス数を計測して、そ
の結果を処理器５に人力する。

処理器５では該ゲート回路８からのパルス数と量子化回
路４からのパルス数との関係からその時の位相差を示す
信号を作出し、これをデジタル・アナログ変換器（Ｄ／
Ａコンバータ）６によって直流信号に変換して出力とす
る。

なお、この例ではシュミット・トリガ回路１ａ（または
ｌｂ）の出力をゲート信号としたので。

被測定信号の半周期のみについてゲート出力パルスが発
生するから、これをそのまま量子化回路４の出力と比較
すると１１位相差は１８０度分しか検出できないので、
これを回避するために処理器５においてゲート出力パル
ス数を２倍するか、或は量子化回路４の出力を２分周す
る等して３６０度全域に亙って測定可能上すべきであろ
う。

第３図（ｂ）に上述した信号処理を説明するためのタイ
ミングチャート図を示す、　　。

同図において、（イ）（ロ）は夫々２つの被測定周波数
信号をシュミット・トリガ回路によって矩形波に整形し
たもの、即ち位相比較器２の入力信号、（ハ）は例えば
第２図（ｂ）に示した如く構成した位相比較器２の出力
波形、また（二）は量子化回路４及びゲート回路８に入
力されるクロックパルス、（ホ）及び（へ）は夫々量子
化回路４及びゲート回路８にて導出されたクロックパル
ス波形を示している。

即ち、シュミット・トリガ回路出力は（イ）（ロ）に示
すようにほぼ同一の周波数信号が矩形波に整形されたも
のて１両者のずれが位相差を表わし、これは（ハ）に示
すように位相比較器２の出力として現われる。

量子化回路４では、前記（ハ）のパルスの立ち−Ｅり期
間のみクロックパルスが出力され、信号処理器５の一人
力とされる。

一方、１ｒ１記シュミット・トリガｌａの出力はゲート
回路８に入力されて、そのパルスの立ち上り期間のみ他
方入力のクロックを通過させて信号処理器５に人力する
。

この両パルスは夫々計数されて、ゲート回路８の出力パ
ルス数によってその時の被測定信号周波数の蓋周期間に
おいて計数されるクロックパルス数が求まり、この値と
量子化回路４からのパルス数との比較によって、前記入
力された２つの信号の位相差が明らかとなる。

即ち、ゲート回路８の出力パルス数の２倍が位相３６０
度ずれたときのパルス数であるから、その値の３６０分
のｌが位相１度のずれを示す。

このように計算すれば、ゲート回路８の出力パルス数は
被測定周波数に応じて増減するから、その値を比較すれ
ば測定信号周波数に関係なく常に所定の位相−時間関係
を導出することができる。　　　− 本発明は上述した実施例に限らず、種々の変形ができる
。

例えば、被測定信号周期を検出するにあたって、−ｈ記
ゲート回路に入力する一方の信号をシュミット・トリガ
回路からでなく、第２図（ｂ）に示した位相比較器２の
ＪＫフリップフロップのいずれかの出力を用いてもよく
、これによればその出力パルスは２分周されたものとな
るから、処理器５において２倍する必要がなく便利であ
る。

また、この例と異なり、量子化回路出力を一定期間蓄積
しておき、この蓄積データを一定の位相時間に分割し、
Ｄ／Ａコンバータに出力するよう構成することも可能で
ある。

（発明の効果） 本発明は以上説明したように、２つの信号の位相差に基
いた信号のパルス幅をその被測定信号周波数によって補
正するよう構成したものであるから、得られる出力信号
は被測定信号周波数に関係なく、常に両信号の位相差を
一定の関係において表示したものとなって、以後の表示
器のフルスケール目盛をそのまま使用することができる
。

更に、信号処理に当って用いるクロック・パルス周波数
を高周波にすることによって任、αの分解能とすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するためのブロック構成図
、第２図（ａ）　（ｂ）は従来の装置を示すブロック図
及びその位相比較器を示す回路図、第３図（ａｌ及び（
ｂ）は本発明の具体的一実施例を示すブロック図及びそ
の動作を説明するためのタイミングチャートずである。 ｌａ、１ｂ・・・シュミット・トリが回路２・・・位相
比較器　４・・・組子化回路５・・・処理器　６・・・
アナログ・デジタル変換回路　７・・・クロック信号　
８・・・ゲート回路、 特許出願人　　東洋通信機株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つの周波数信号の位相差または両者の相対周波
   数偏差を測定する装置において、前記２つの周波数信号
   夫々をパルス波形に整形する回路と、該２つのパルス波
   の位相差に応じて直流信号を発生する位相比較器と、該
   直流信号を所要周波数にて量子化する量子化器と、この
   量子化された信号を蓄積するとともに該蓄積データを前
   記被測定周波数信号に応じて所定の位相時間に分割して
   出力する処理器とを備えたことを特徴とする位相差又は
   相対周波数偏差測定装置。
2. （２）前記２つの周波数信号をパルス波形に整形する回
   路がシュミット・トリガ回路であって、且つ前記位相比
   較器が３６０度位相比較器であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の位相差又は相対周波数偏差測定
   装置。
3. （３）前記処理器からのデジタル信号をデジタル・アナ
   ログ変換器を介してアナログ表示器を駆動したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の位相差
   又は相対周波数偏差測定装置。