JPH04290967A - 周波数決定方法及び装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は時間変動周波数を有する
信号の周波数測定に関する。

【０００２】

【従来の技術】サイクルカウンターに基づく信号周波数
の測定では整数個の入力信号サイクルをこれらのサイク
ルを完了するのに要する時間間隔で割る。入力サイクル
の数を正確に知ることはできるが、この時間間隔の開始
時間と停止時間の測定自体には雑音、非直線性、及び量
子化といった原因から発生する誤差が含まれ、それによ
って結果の精度には限度がある。周波数測定に従来のレ
シプロカルカウンターを用いる際には、正確にＮ個の信
号サイクルを含む時間間隔が開始され、終了され、この
開始時間が停止時間から引かれてこの時間間隔の長さが
得られて周波数が判定される。時間によって変動しうる
平均信号周波数の高精度な値を得るために、この時間間
隔の開始／停止時間の測定を多数の信号サイクルにわた
って拡大することができる。図１はこの方法を説明する
ものであり、一つのサンプルを得るために比較的長い時
間間隔を必要とする。

【０００３】２中心測定とも呼ばれる別の方法では、一
つの時間間隔はそれぞれがほぼ同じ長さを有する三つの
小間隔に分割される。信号のゼロ通過等の事象に対応す
る事象数がこれらの三つの時間間隔のうちの第１および
第３間隔について測定され、第２の（中間の）時間間隔
は他の目的のための装置の回復に用いられる。第１およ
び第３間隔について測定された事象数は次に集合的にこ
れらの時間間隔中の信号周波数を表す平均周波数を得る
のに用いられる。図２はこの方法を説明するものである
。

【０００４】この方法の欠点の一つは生データあるいは
周波数測定のセット全体を記憶装置に記憶しなければな
らないことであり、その後マイクロプロセッサが一度に
一つのトータル時間間隔でデータの後処理を行う。もう
一つの欠点は、マイクロプロセッサがデータの後処理を
して周波数を得るまでには、時間が経過してその周波数
測定はもはや最新のものではなくなっていることである
。さらに、個々の周波数測定は互いに連続していない時
間間隔について行われる。この介在する時間間隔Ｔ２　
中に重大な不連続な周波数の変化が発生することがある
。さらに、測定速度は非常に低くなる。これは一対の時
間間隔Ｔ１　／Ｔ３　と、他の同様な時間間隔対の間の
時間のギャップの長さがＴ１　あるいはＴ３　の公称長
さに比べて長いためである。

【０００５】波動信号の周波数測定の他の方法を何人か
の研究者が開示している。ＣｈｕとＷａｒｄが米国特許
第４，５１９，０９１号でＮビットカウンターがＭビッ
ト高速同期カウンターと（Ｎ−Ｍ）ビットのより低速な
リップルスルーカウンターとして構成されたデータ捕捉
用の非中断カウンターを開示している。このＭビットカ
ウンターはＭ個の最下位ビットを受け取り、（Ｎ−Ｍ）
ビットカウンターはＮ−Ｍ個の最上位ビットを受け取り
、桁あげビットのリップルスルーが後者のカウンターに
おいてのみ低速で発生する。それぞれのカウンターは付
随するＭビットとＮ−Ｍビットのサイズの記憶装置を有
し、記憶装置へのデータのエントリーはセットアップ時
間を考慮して所定量だけ時間遅延される。所定時間間隔
中の（１）ある事象の発生数Δｎと（２）これらの発生
が検知される測定時間間隔の長さΔｔを計数するのに第
１および第２のパラレルカウンターを用いることができ
、この測定時間間隔中の発生頻度はΔｎ／Δｔと定義さ
れる。

【０００６】Ｌｅｅその他に発給された米国特許第４，
５４１，１０５号には、周波数サンプリングの目的のた
めのカウンターによるサンプル入力信号、基準入力信号
ＦＲ　およびセンサー入力信号ＦＳ　の受信が開示され
ている。この（低周波数の）サンプル入力信号は連続す
るサンプリング時間間隔を定義し、この時間間隔中で所
定のレベルのＦＳ　とＦＲ　のそれぞれの発生数ｎｓ　
とｎＲ　が計数される。基準信号ＦＲ　はＦＳ　の公称
周波数よりはるかに高い周波数の一連のクロックパルス
である。あるレベルのＦＳ　の発生頻度はそれぞれのサ
ンプル時間間隔中のｎｓ　とｎＲ　の比率を参照して判
定される。

【０００７】米国特許第４，７８６，８６１号において
、ＨｕｌｓｉｎｇとＬｅｅが、上述したＬｅｅその他の
特許における発生数と同様な方法で判定されるサンプリ
ング時間間隔とセンサー信号発生を用いた小数計数能力
を有する周波数計数装置を開示している。ｎ番目の時間
間隔中に検知された信号サイクルＣｎの数は整数部分と
小数部分からなり、次のように定義される。 Ｃｎ　＝Ｃｎ−１　−Δｆｎ−１　＋Δｆｎ　ここでｆ
ｎ　はｎ番目のサンプリング時間間隔に関連する小数サ
イクルである。

【０００８】Ｆｒｅｄｅｒｉｃｈが米国特許第４，８０
０，５０８号で、サンプリング時間間隔の開始が計数す
べき波動信号パルスレベルの発生に同期される周波数測
定装置を開示している。サンプリング時間間隔の終了は
公称時間間隔中の所定レベルの波動信号の最後の発生に
よって判定される。ここで制御可能な高い時間分解能を
提供し、またある短い時間間隔に存在する信号周波数の
経時変化を考慮した周波数測定法が要望されている。好
適には、この方法は、ある時間間隔中の平均周波数を個
々の周波数測定がおこなわれた直後に表示することがで
きるように、“不感時間”がほとんどないあるいは全く
ない周波数測定を可能とし、受信された生データについ
ての記憶をほとんどあるいは全く必要とせず、迅速な後
処理を可能とするものでなければならない。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、時間変動する周波数を有する
波動信号の周波数測定を行うことのできる方法及び装置
を提供することを目的とする。

【００１０】

【発明の概要】これらの要望は、周波数が時間を追って
緩やかに変化する波動信号の周波数の近似値の判定を可
能とする方法によって満足される。本方法では、周期的
信号を形成し、この周期的信号のそれぞれの信号サイク
ルが完了する時間を示す出力信号を発するクロック手段
が提供される。本方法はまたこの波動信号の時間間隔Ｔ
１　中のｉ＝１，２，…，Ｎ・ｎと番号のついた第１の
複数のＮ・ｎ個の連続するサイクルを受け取るステップ
を含む。ここでＮとｎはクロック信号からこの信号のｉ
番目のサイクルがｉ＝ｋ・ｎ（ｋ＝１，２，…，Ｎ）に
関して終了する時間を決定し、（ｋ）式で示される時間
値の和を形成する所定の正の整数である。

【００１１】

【数２】

【００１２】所定の時間遅延Δｔ後、ｊ＝１，２，…，
Ｎ・ｎと番号のついた別の複数のＮ・ｎ個の連続するサ
イクルが波動信号の第２の時間間隔Ｔ３　中に受け取ら
れる。信号のｊ番目のサイクルが終了する時間ｔ’ｊ　
がｊ＝ｌ・Ｎ（ｌ＝１，２，…，Ｎ）について判定され
、（ｌ）式で示される時間値の和が形成される。

【００１３】

【数３】

【００１４】この数ｎは一定である必要はなく、ある複
数のサイクルから他に変更しうる。第１の複数のサイク
ル中の各時間ｔｋ　・　ｎ　および他の複数のサイクル
中の各時間ｔ’ｌ　・　ｎ　について、対応するサイク
ル終了の累積数Ｍｋ　・　ｎ　とＭ’ｌ　・　ｎ　が判
定される。次にこの二つの時間間隔Ｔ１　とＴ３　の平
均周波数値ｆ３１が関係式（ｍ）から定義される。

【００１５】

【数４】

【００１６】図４に示すように、これらの計算が、重複
する時間間隔｛Ｔ１，Ｔ３　｝、｛Ｔ２　，Ｔ４　｝、
｛Ｔ３　，Ｔ５　｝その他の複数の対について行われる
。

【００１７】

【実施例】図３において、変動する周波数の波動信号が
第１の入力線１１Ａによって搬送され、例えば負から正
への遷移を伴うゼロの通過の数といった信号Ｓにおける
あるレベルあるいはその他の事象の発生数を計数する事
象カウンター１３Ａによって受け取られる。このカウン
ター１３Ａは数オーバーフロー制御を除いてはクリアあ
るいはリセットされない連続測定カウンターである。オ
ーバーフローは次に述べるオーバーフロー回避（“ＯＡ
”）モジュール１５Ａを設けることによって制御あるい
は回避される。このオーバーフロー回避モジュール１５
ＡはＯＡモジュールの入力線１７Ａでカウンター１１Ａ
に含まれる数の最上位ビット（“ＭＳＢ”）を受取り、
ＯＡモジュール出力線１９Ａ上にこのＭＳＢのためのリ
セット指令を発し、これが事象カウンター１３Ａに受け
取られる。事象カウンター出力線２１Ａは、この計数値
を、事象計数値を受取り一時的に保持する第１の事象レ
ジスター２３Ａに搬送する。

【００１８】この第１の事象レジスター２３Ａはアーミ
ング出力線２７Ａ上の同期事象アーミングモジュール２
５Ａからの同期アーミング信号を受け取る。第１の事象
レジスター２３Ａがアーミングモジュール２５Ａからの
アーミング信号を受けることによってイネーブルされな
い場合、現在の事象計数信号は無視され、事象レジスタ
ー２３Ａによって受け取られない。第１の事象レジスタ
ー２３Ａがアーミング信号を受けることによってイネー
ブルされる場合、現在の事象計数信号Ｍｉ　が事象カウ
ンター１３Ａから受け取られ、第１の事象レジスター２
３Ａが新しい事象計数信号を受け取るとき、事象レジス
ター出力線２９Ａ上に折々発せられる。このアーミング
モジュール２５Ａはアーミング入力線２６Ａ上でアーミ
ング入力信号を受け、入力線１１Ａ上で波動信号自体を
受ける。これらの信号はいずれもアーミングモジュール
２５Ａがアーミング信号を発して第１の事象レジスター
２３Ａをイネーブル、すなわち起動する前に存在してい
なければならない。

【００１９】第１のレジスター出力線２９Ａで搬送され
る事象計数信号は２入力事象合計モジュール３１Ａの第
１の入力端子によって受け取られ、第２の信号は事象合
計モジュール３１Ａの第２の入力端子によって受け取ら
れる。これら二つの入力信号の和が形成され合計モジュ
ール３１Ａの出力端子で発せられる。この和はアーミン
グモジュール２５Ａによって第１の事象レジスター２３
Ａがイネーブルされるたびに受け取られた、式（ｎ）に
示す前の事象計数信号の累計を表す。

【００２０】

【数５】

【００２１】線２７Ａ上に発せられる連続するアーミン
グ信号間（サンプリング時間間隔）に発生する事象の数
は定数ｍであっても良い。ここでｍ＝１，２，３，…が
所定の正の整数であるか、あるいはこの数ｍはサンプリ
ング時間間隔ごとに変わることもある。事象合計出力線
３３Ａは事象合計モジュール３１Ａの出力信号ＳＫ　を
第２の事象レジスター３５Ａの入力端子に送る。第２の
事象レジスター３５Ａの内容は第２の事象レジスター出
力線３７Ａ上に発せられ、事象合計モジュール３１Ａの
第２の入力端子によって受け取られる。第１の事象レジ
スター２３Ａがそれぞれイネーブルされるたびにその事
象数（所定の“事象”の発生数）の和ＳＫ　を表す第１
の事象レジスターの出力信号もまた通常図３に示すよう
に開いた位置にある事象計数制御スイッチ３９Ａの入力
端子によって受け取られる。サンプルカウンター４１Ａ
はアーミングモジュール２５Ａによって出力線２７Ａ上
に発せられるそれぞれのアーミング信号を受取り計数す
る。 サンプルカウンター４１Ａに保有される（ｏ）式に示さ
れるサンプル計数値が所定の正の整数Ｎに達するとき、
（１）サンプルカウンター４１Ａは、事象スイッチ３９
Ａを短時間閉じる事象計数出力制御線４２Ａ上のスイッ
チ制御信号を発する、（２）これによって第１の事象レ
ジスター中の累積された事象計数信号ＳＫ　がスイッチ
３９Ａを介して事象計数搬送線４３Ａに流れ、（３）次
に第２の事象レジスター３５Ａがクリアされ、その内容
がゼロ事象計数値に再初期化される。

【００２２】

【数６】

【００２３】事象スイッチ３９Ａは次に別のＮ事象計数
のために再度開く。事象スイッチ３９Ａおよびそれと同
様に次に述べる時間スイッチ３９Ｂは物理的スイッチで
ある必要はない。これらのスイッチはサンプルカウンタ
ー４１Ａ中のサンプル計数値が所定数に達したとき常に
適当な事象レジスター３５Ａおよび３５Ｂの内容を通過
させるゲートとすることができる。

【００２４】事象計数値搬送線４３Ａ上を搬送される事
象計数レジスター出力信号ＳＫ−１　は第３の事象レジ
スター４５Ａによって受け取られ、そこに一時的に保持
される。第４の事象レジスター４７Ａは第４の累計事象
計数値ＳＫ−２　を保持する。第２、第３、および第４
の事象計数レジスター３５Ａ、４５Ａおよび４７Ａに保
持された事象計数値ＳＫ　、ＳＫ−１　およびＳＫ−２
　はそれぞれ現在の時間ブロック、その直前の（第２の
）時間ブロック、およびこの第２の時間ブロックの直前
の時間ブロック中に累積された事象計数値である。事象
計数値ＳＫ　、ＳＫ−１　およびＳＫ−２　はそれぞれ
上述したような事象計数値の和である。

【００２５】二つの代替実施例がある。図３に示す第１
の実施例において、第２および第３の事象レジスター４
５Ａおよび４７Ａは、第２および第４の事象レジスター
３５Ａおよび４７Ａに保持された事象計数値ＳＫ　およ
びＳＫ−２　が図４のＴ１　およびＴ３　のような不連
続の時間ブロックあるいは時間間隔中の累積事象計数値
を指すように、パイプライン状に構成される。２入力差
モジュール５１Ａはその正入力端子で事象搬送線４３Ａ
上の事象計数値信号ＳＫ　を、その負入力端子で第４の
事象レジスター４７Ａからの事象レジスター出力線４９
Ａ上の事象計数値出力信号ＳＫ−２　を受け取る。この
差モジュール５１Ａは次に事象計数値差出力線５３Ａ上
に事象計数値差信号ＳＫ　−ＳＫ−２　を形成し発する
。

【００２６】図５に概略を示す事象レジスター４５Ａお
よび４７Ａの第２の構成においては、第３および第４の
事象レジスター４５Ａおよび４７Ａはそれぞれ事象計数
ＳＫ−１　およびＳＫ−２　を保持し、縦並びに配置さ
れている。第３の事象レジスターは事象計数値搬送線４
３Ａから事象計数値ＳＫ−１　を受け取ったばかりであ
る。次にこの二つの事象レジスター４５Ａと４７Ａは制
御線４２Ａ上のスイッチ制御信号を受取り、これら二つ
の事象レジスターの内容が交換される。ここで事象レジ
スター４５Ａは事象計数値ＳＫ−２　を保持し、事象レ
ジスター４７Ａは事象計数値ＳＫ−１　を保持する。第
３の事象レジスター４５Ａの出力端子が次に起動され、
出力信号ＳＫ−２　が事象レジスター出力線４９Ａ上に
現れ、差モジュール５１Ａの負の入力端子がこれを受け
取る。差モジュール５１Ａは事象計数値搬送線４３Ａ上
の事象計数値信号ＳＫ　を受取り、第１実施例と同様に
、事象計数値差出力線５３Ａ上に事象計数値差信号ＳＫ
　−ＳＫ−２　を形成し発する。

【００２７】同様にして、時間カウンター１３Ｂは時間
入力線１１Ｂ上の一連の周期的なクロックパルスを受け
取る。時間カウンター１３Ｂ、オーバーフロー回避モジ
ュール１５Ｂ、第１の時間レジスター２３Ｂ、同期アー
ミングモジュール２５Ｂ、時間合計モジュール３１Ｂ、
第２の時間レジスター３５Ｂ、時間スイッチ３９Ｂ、第
３の時間レジスター４５Ｂ、第４の時間レジスター４７
Ｂ、および時間差モジュール５１Ｂはそれぞれ、事象カ
ウンター１３Ａ、オーバーフロー回避モジュール１５Ａ
、第１の事象レジスター２３Ａ、同期アーミングモジュ
ール２５Ａ、事象合計モジュール３１Ａ、第２の事象レ
ジスター３５Ａ、事象スイッチ３９Ａ、第３の事象レジ
スター４５Ａ、第４の事象レジスター４７Ａ、および事
象差モジュール５１Ａの動作と同様に動作する。ただし
、次の相違がある。第１にまず、同期アーミングモジュ
ール２５Ｂはそのアーミング信号として出力線２７Ａ上
に生成されるアーミングモジュール（２５Ａ）出力信号
を受取り、その第２の入力端子で線１１Ｂ上のクロック
入力信号を受け取る。第２に、時間スイッチ３９Ｂは時
間サンプルカウンター内にある時間計数値ではなく、事
象スイッチ３９Ａの開閉時間に対応する時間に開閉する
。第３に、第２の時間レジスター３５Ｂの内容は時間ス
イッチ３９Ｂが閉じるときは常に再初期化される。

【００２８】一連の重複しない連続的な時間間隔Ｔ１　
、Ｔ２　、Ｔ３　、Ｔ４　、Ｔ５　、Ｔ６　、Ｔ７　そ
の他のそれぞれの中での多数の波動信号の発生を図４に
示す。第２および第４の事象レジスター３５Ａおよび４
７Ａは、図４の第３および第１の（時間の）ブロックあ
るいは時間間隔Ｔ３　およびＴ１　について、図３のカ
ウンター１１Ａによって検知された波動信号事象ＳＫ　
およびＳＫ−２　の累積数を保持する。

【００２９】したがって、図３の出力線５３Ａ上で搬送
される事象差モジュール出力信号は、図４に示す二つの
不連続な時間間隔について、ΔＳ３１＝Ｓ３　−Ｓ１　
またはＳ４　−Ｓ２　またはＳ５　−Ｓ３　またはＳ６
　−Ｓ４　またはＳ７　−Ｓ５　または…である。同様
に、第２および第４のレジスターモジュール３５Ｂおよ
び４７Ｂは、時間間隔Ｔ３　およびＴ１　中の波動信号
事象のサンプリングに対応する時間間隔Ｔ３　およびＴ
１　に含まれる時間の和の式（ｐ）および式（ｑ）を保
持する。したがって、図２の出力線５３Ｂ上を搬送され
る時間差モジュール出力信号は式（１）の通りである。

【００３０】

【数７】

【００３１】比率形成モジュール５５は二つの信号ΔＳ
とΔτを受取り、比率モジュール出力線５７上に式（２
）に示す比率出力信号を形成し発する。より一般的には
、式（３）に示す比率がこの比率形成モジュール５５に
よって形成され出力線５７上に発せられる。

【００３２】

【数８】

【００３３】比率ｒ３１、ｒ４２、ｒ５３その他はそれ
ぞれ（時間）−１の単位を有し、時間間隔対｛Ｔ１　，
Ｔ３　｝、｛Ｔ２　，Ｔ４　｝、｛Ｔ３　，Ｔ５　｝そ
の他の中の平均波動信号周波数として取り扱われる。こ
れらの平均周波数ｒ３１、ｒ４２、ｒ５３その他は、時
間間隔対ごとに変わりうる。スイッチ３９Ａおよびスイ
ッチ３９ＢについてＮ＝１に対応してサイクル間での周
波数変動をモニターした場合、この変動は波動信号周波
数の公称値あるいは代表的な値に比べて相対的に大きな
ものとなる。

【００３４】変動する周波数の測定においては測定速度
と測定精度とを妥協させる。次のより急激な周波数変動
にはより高い測定速度が必要とされるが、より高い精度
を得るには測定速度を低くする必要がある。本発明は、
精度と測定速度の両方を従来得られなかった程度にまで
最適化することを可能にする。この新しい方法の精度と
速度を次に従来のレシプロカル周波数カウンター法と比
較する。図１あるいは図２に示すもののような従来の補
間式レシプロカル周波数カウンター測定は数学的には次
のように表すことができる。

【００３５】

【数９】

【００３６】分子は整数である−測定事象に誤差がない
。しかし、分母中の時間測定値ｔＫ　はそれぞれ測定ノ
イズや非直線性のために多少のランダムな誤差を有する
。独立した等しく分布した誤差を想定すると、減算によ
って平均誤差は打ち消され、分母中の分散が加算されて
、分母中の二つの時間の差の標準偏差は、一つのサンプ
ルの標準偏差σｔ　の√２倍である。誤差は時間間隔Δ
ｔＫ　＝ｔＫ　−ｔＫ−１　の非常に小さな部分である
ため、分数周波数精度は分数時間間隔精度に非常に近い
（高次の項は無視することができる）。したがって分数
精度は次の通りである。

【００３７】

【数１０】

【００３８】あるσｔ　の値に対して、この種の測定の
精度を向上させる唯一の方法はより低速に測定すること
、すなわちΔｔＫ　の値を増大させることである。ここ
に開示する技術によれば、個々のサンプルはサンプルの
和に置き換えられ、測定時間間隔は長さが倍になるが重
複される。

【００３９】

【数１１】

【００４０】分子は依然として整数であり、平均誤差は
減算によって依然として打ち消され、分散は依然として
加算され、分数誤差は依然として非常に小さい（高次の
項は無視することができる）。しかし、２Ｎ個の時間サ
ンプルがあり、それぞれが分母に分散σｔ　とＮ個の時
間間隔を有する。したがって、分数精度は次の通りであ
る。

【００４１】

【数１２】

【００４２】これらによってＮ＝１についても、従来の
レシプロカルカウンター法に比べて、ある標準偏差σｔ
　と公称時間間隔ΔｔＫ　に対して精度の改善が得られ
ることがわかる。Ｎが大きくなると、測定精度が急速に
向上する。したがって、従来の方法に比べ、同じ測定速
度に対して精度が改善される、あるいは同じ精度に対し
て測定を高速に行うことができる。

【００４３】事象レジスター２３Ａの受けとるアーミン
グモジュール出力信号は、一般に時間レジスター２３Ｂ
の受けとるアーミングモジュール出力信号に変動する時
間量ΔｔＳＣ１　だけ先立つ。図６は、同じ時間基準ｔ
を基準とする一連の周期的なクロックパルスタイミング
マークｔＣ　と一連の必ずしも周期的でない事象タイミ
ングマークｔｓ　を示す。アーミング信号が図　６でｔ
Ｓ１と指定した事象時間マークが受領される前にアーミ
ング信号入力線２６Ａ上でアーミングモジュール２５Ａ
によって受け取られたと仮定する。事象時間マークｔｓ
１が受領されると、事象アーミングモジュール２５Ａは
アーミングモジュール出力線２７Ａ上に事象アーミング
信号を発し、この信号は第１の事象レジスター２３Ａと
時間アーミングモジュール２５Ｂによって受け取られる
。第１の事象レジスター２３Ａはすぐに現在の事象計数
値信号Ｍｉ　（ｉ＝Ｋ＋１）を事象レジスター出力線２
９Ａに発し、この信号Ｍｉ　は事象合計モジュール３１
Ａに受け取られ、累積事象計数値の和ＳＫ　に加えられ
る。

【００４４】時間アーミングモジュール２５Ｂは、この
アーミングモジュールが次のクロックパルスタイミング
マークｔＣ１を受け取るまではアーミングモジュール出
力線２７Ｂ上に時間アーミング信号を発しない。クロッ
クパルスタイミングマークｔＣ１は図　６に示すように
時間ｔ＝ｔＳ１＋ΔｔＳＣ１　に発生し、時間ｔ＝ｔＣ
１に時間レジスター２３Ｂはすぐに時間レジスター出力
線２９Ｂ上に現在の時間計数値信号（ｔ≒ｔＣ１）を発
する。この現在の時間計数値信号は時間合計モジュール
３１Ｂに受け取られ、累積時間計数値Σｔｉ　に加えら
れる。時間合計モジュール３１Ｂの受け取った現在の時
間計数値信号は、対応する事象数Ｍｉ（ｉ＝Ｋ＋１）が
発せられる時間ｔ＝ｔＳ１より量ΔｔＳＣ１だけ大きい
値ｔ＝ｔＣ１を有する。この変動する時間遅延量ΔｔＳ
Ｃ１　は０からΔｔＣＰの範囲であり、ここでΔｔＣＰ
は一定期間のクロックパルスである。

【００４５】時間遅延量ΔｔＳＣ１　は、第１の時間レ
ジスター２３Ｂに内蔵される、あるいは付随するオプシ
ョンの時間補間サブモジュール（図示せず）によって捕
らえられる。時間レジスター２３Ｂは事象アーミングモ
ジュール２５Ａからオプションの線２７Ａ’上の事象ア
ーミングモジュール出力信号を受取り、この出力信号の
受領と出力線２７Ｂ上の時間アーミングモジュール出力
信号の受領との間の時間遅延Δｔ≒ΔｔＳＣ１　を判定
する。この時間遅延量Δｔ≒ｔＳＣ１　は時間レジスタ
ー２３Ｂが時間カウンター１３Ｂから受け取った時間ｔ
＝ｔＳ１から減算される。この時間補間量Δｔ≒ΔｔＳ
Ｃ１　は次のような当該技術分野で周知の多数の方法の
いずれかで判定することができる。（１）図７に示すよ
うな事象タイミングマークのシーケンス用の信号搬送線
６３に対してクロックパルス信号タイミングマークのシ
ーケンス用のタップされた遅延線６１を用いること。（
２）図８に示すように時間ｔ＝ｔＳ１に事象タイミング
マークの受領によって閉じ、次に時間ｔ＝ｔＣ１にクロ
ックパルスタイミングマークの受領によって開くスイッ
チ６９を介してコンデンサ６７に給電する定電流源６５
からの累積された電荷を測定すること。時間遅延量Δｔ
ＳＣ１　の判定あるいは見積りには他の時間補間法を用
いることもできる。

【００４６】図３のカウンター１３Ａ（あるいは１３Ｂ
）は計数を続けると最後にその最大値１１１…１１に達
する。このカウンターは一つの追加の計数値を受け取る
と通常の桁上げ動作を経て０００…００に変わる。オー
バーフロー回避モジュール１５Ａ（あるいは１５Ｂ）は
二つの連続する時間間隔の間でカウンター１３Ａ（ある
いは１３Ｂ）のＭＳＢをチェックする。この計数値のＭ
ＳＢがその時値１を有する場合、次の時間間隔中にカウ
ンターのオーバーフローが発生しないようにＭＳＢはゼ
ロにクリアされる。このように、有効な最大事象計数値
（あるいは時間計数値）は常にカウンターの記録するこ
とのできる最大計数値より小さい。カウンターの（ＭＳ
Ｂ以外の）より下位のビットは影響を受けず、したがっ
て連続する重複した事象測定あるいは時間測定はそれま
での通りに進行する。ＭＳＢをクリアあるいはリセット
することによって、このＭＳＢ値は第１の事象レジスタ
ー１３Ａあるいは時間レジスター１３Ｂ中の将来のすべ
てのラッチされた値から有効に減算される。事象スイッ
チ３９Ａが閉じられる二つの時間の間において、Ｎ個の
事象が発生し、それによってスイッチ３９Ａ（あるいは
３９Ｂ）が閉じるときに事象レジスター出力線３７Ａ（
あるいは３７Ｂ）上で転送される信号の値が対応するカ
ウンター１３Ａ（あるいは１３Ｂ）のＭＳＢ値のＮ倍に
等しい値ＮＣ　だけ減少する。第３のレジスター４５Ａ
（あるいは４５Ｂ）および第４のレジスター４７Ａ（あ
るいは４７Ｂ）中で信号搬送線４３Ａ（あるいは４３Ｂ
）上に保持された信号値を修正するために、この値ＮＣ
　を事象数（あるいは時間数）の過去の和のそれぞれか
ら減算しなければならない。事象カウンター１３Ａおよ
び時間カウンター１３Ｂのためのそれぞれのオーバーフ
ロー回避モジュール１５Ａおよび１５Ｂは独立して動作
する。図９は事象数Ｍｉ　とそれらの和ＳＫ−１　およ
びＳＫ　についてのオーバーフロー回避動作の概略を示
す。

【００４７】図３の第１の事象レジスター１３Ａおよび
第１の時間レジスター１３Ｂはある実施例ではそれぞれ
２８ビットの長さである。事象レジスター３５Ａ、４５
Ａ、４７Ａおよび時間レジスター３５Ｂ、４５Ｂ、４７
Ｂはそれぞれ事象計数数の和を有し、５６のようにより
長いビット長を有する場合がある。

【００４８】上述したように、図２にＴ１　およびＴ３
　で示す二つの不連続のパルスのシーケンスは従来技術
の波動信号事象の計数に用いられる。ここに開示する発
明においては、図４に示すように、波動信号事象が不連
続の時間間隔の対｛Ｔ１　，Ｔ３　｝、｛Ｔ２　，Ｔ４
　｝、｛Ｔ３　，Ｔ５　｝、｛Ｔ４　，Ｔ６　｝、｛Ｔ
５　，Ｔ７　｝その他について計数されるが、Ｔ１　Ｕ
Ｔ２　ＵＴ３　ＵＴ４　ＵＴ５　ＵＴ６　ＵＴ７　とい
った修正された時間間隔全体が事象サンプリングによっ
てカバーされるように、このような時間間隔の二つの連
続する対が重複する。この後者の方法には少なくとも二
つの利点がある。第１に、このようにサンプリングされ
た波動信号事象の数ははるかに大きくなり、またより大
きな時間間隔のすべての部分における事象を含む。第２
に、サンプリングされた信号事象の数が（２よりはるか
に大きな係数で）増えるため、周波数領域での偽信号が
大幅に低減される。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、時間変動する周波数を有する波動信号の周波
数を精度良く測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来方法による平均周波数決定の概略を示す図
である。

【図２】従来方法による平均周波数決定の概略を示す図
である。

【図３】本発明による波動信号の平均周波数決定に有用
な装置を示す図である。

【図４】図２及び図３に示される装置によって発生され
る、時間ラッチ出力パルスＴｃ　と波動信号事象ラッチ
出力パルスｔｓ　とのそれぞれの位置を示す図である。

【図５】図２の実施例に関係する本発明の別の実施例に
おける２つのレジスター間のレジスター内容のシリアル
移動を示す概略図である。

【図６】事象ラッチ及び時間ラッチ出力信号を発生する
ための、図２に示す、事象ラッチ及び時間ラッチの結合
動作を示す図である。

【図７】本発明の一実施例に使用できる時間補間の２つ
の方法を示す図である。

【図８】本発明の一実施例に使用できる時間補間の２つ
の方法を示す図である。

【図９】事象及び時間カウンターとともに使用されるオ
ーバーフロー回避手順を示す図である。

【符号の説明】

３１Ａ：事象合計モジュール、　　３１Ｂ：時間合計モ
ジュール ５１Ａ：事象差モジュール　　　　　　５１Ｂ：時間差
モジュール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のほぼ同じ連続信号サイクルを実行す
   る周期クロック信号を形成し、該周期信号の各信号サイ
   クルが終了する時間を示すクロック信号を出力端に発生
   するクロック手段を備える段階と、ｉ＝１，２，…，Ｎ
   ・ｍ（Ｎ、ｍは所定の正の整数）と番号の付いた、波動
   信号の第１の複数のＮ・ｍ個の連続サイクルを受取り、
   前記クロック信号から前記波動信号のｉ番目のサイクル
   が終了する時間ｔｉ　を決定し、前記第１の複数のサイ
   クルに関し、信号サイクルの数の和、及び前記信号サイ
   クルが終了した時間の和をそれぞれ表す式（ａ）及び式
   （ｂ）に示す和を形成する段階と、前記第１の複数のサ
   イクルの後で、ｊ＝１，２，…，Ｎ・ｍと番号の付いた
   前記波動信号の第２の複数のＮ・ｍ個の連続サイクルを
   受取り、前記クロック信号から前記波動信号のｊ番目の
   サイクルが終了する時間ｔ’ｊ　を決定し、前記第２の
   複数のサイクルに関し、信号サイクルの数の和、及び前
   記信号サイクルが終了した時間の和をそれぞれ表す式（
   ｃ）及び式（ｄ）に示す和を形成する段階と、前記第２
   の複数のサイクルの後で、ｋ＝１，２，…，Ｎ・ｍと番
   号のついた前記波動信号の第３の複数のＮ・ｍ個の連続
   サイクルを受取り、前記クロック信号から前記波動信号
   のｋ番目のサイクルが終了する時間ｔｋ　’’を決定し
   、前記第３の複数のサイクルに関し、信号サイクルの数
   の和、及び前記信号サイクルが終了した時間の和をそれ
   ぞれ表す式（ｅ）及び式（ｆ）に示す和を形成する段階
   と、前記第３の複数のサイクルの後で、ｎ＝１，２，…
   ，Ｎ・ｍと番号のついた前記波動信号の第４の複数のＮ
   ・ｍ個の連続サイクルを受取り、前記クロック信号から
   前記波動信号のｎ番目のサイクルが終了する時間ｔｎ　
   ’’’を決定し、前記第４の複数のサイクルに関し、信
   号サイクルの数の和、及び前記信号サイクルが終了した
   時間の和をそれぞれ表す式（ｇ）及び式（ｈ）に示す和
   を形成する段階と、組合わされた第１及び第３の複数の
   信号サイクル、及び第２及び第４の複数の信号サイクル
   に関し、それぞれ２つの代表的な波動信号周波数として
   第１の差比率式（ｉ）及び第２の差比率式（ｊ）を形成
   する段階と、を備えて成る、時間変動することのある周
   波数を有する波動信号の周波数を決定する方法。 【数１】