JPS6049868B2 - 繰返し信号の周波数測定方法 - Google Patents
繰返し信号の周波数測定方法Info
- Publication number
- JPS6049868B2 JPS6049868B2 JP4120877A JP4120877A JPS6049868B2 JP S6049868 B2 JPS6049868 B2 JP S6049868B2 JP 4120877 A JP4120877 A JP 4120877A JP 4120877 A JP4120877 A JP 4120877A JP S6049868 B2 JPS6049868 B2 JP S6049868B2
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- Japan
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- signal
- frequency
- gate
- period
- repetitive
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、変調出力信号等の一定周期で反復される信
号、いわゆる繰返し信号の周波数を測定する技術に関す
る。
号、いわゆる繰返し信号の周波数を測定する技術に関す
る。
一般に周波数のディジタル測定においては、種々の原因
により必ず量子化誤差が発生する。
により必ず量子化誤差が発生する。
この誤差の改善にあたつて、通常の連続信号の場合は測
定時間を長くすることにより誤差を減少させることがで
き、精度の向上は比較的容易である。ところが、たとえ
ば三角波、のこぎり波等の一定周期をもつ変調入力によ
りＦＭ変調されたマイクロ波のうなり信号等検波出力信
号等の一定周期て反復される繰返し信号の場合、すなわ
ち、測定時間を長くしても誤差の累計に過ぎず、意味が
ない。
定時間を長くすることにより誤差を減少させることがで
き、精度の向上は比較的容易である。ところが、たとえ
ば三角波、のこぎり波等の一定周期をもつ変調入力によ
りＦＭ変調されたマイクロ波のうなり信号等検波出力信
号等の一定周期て反復される繰返し信号の場合、すなわ
ち、測定時間を長くしても誤差の累計に過ぎず、意味が
ない。
このようなことから、従来では量子化誤差を含んだまま
繰返し周期１回分のみの測定を余儀なくされている、一
方では手軽な方法として多く用いられていた。
繰返し周期１回分のみの測定を余儀なくされている、一
方では手軽な方法として多く用いられていた。
また、他方では繰返し信号の周期を測定し、その逆数を
とつて繰返し信号の周波数を測定する方法もある。
とつて繰返し信号の周波数を測定する方法もある。
この方法の場合、繰返し信号の周期の測定精度と逆数演
算の精度により周波数測定精度と逆数演算の精度により
周波数測定精度が決まる・ので精度限界はない。しかし
ながら、測定装置の構成がかなり複雑なものとなる欠点
がある。なお、繰返し周期Ｔと繰返し信号Ｂｒの周期と
の違いを第７図に示す。この発明は前記事情に鑑み創案
されたもので、フ精度よく繰返し信号の周波数を■１足
しうる測定方法を提案する。
算の精度により周波数測定精度と逆数演算の精度により
周波数測定精度が決まる・ので精度限界はない。しかし
ながら、測定装置の構成がかなり複雑なものとなる欠点
がある。なお、繰返し周期Ｔと繰返し信号Ｂｒの周期と
の違いを第７図に示す。この発明は前記事情に鑑み創案
されたもので、フ精度よく繰返し信号の周波数を■１足
しうる測定方法を提案する。
以下この発明を図示する一実施例によつて説明する。
第１図にＦＭレータを応用したマイクロ波距離計の概要
を示す。このマイクロ波距趙計において、ガンダイオー
ド等を有するガン発振器１から所定周波数のマイクロ波
が発振される、一方三角波発生器２から出力される変調
入力がドライバ３を経てＹＩＧ等を使用した変調器４に
入力され、この変調器４でマイクロ波が、方向性結合器
５および基準反射体６を経て電磁ホーン等のアンテナ７
から計測対象物８に照射される。計測対象物８で反射さ
れた反射波は再びアンテナ７により受信され、基準反射
体６において反射された送信波の一部とともに、方向性
結合器５により分岐されて検波器９に入力される。
を示す。このマイクロ波距趙計において、ガンダイオー
ド等を有するガン発振器１から所定周波数のマイクロ波
が発振される、一方三角波発生器２から出力される変調
入力がドライバ３を経てＹＩＧ等を使用した変調器４に
入力され、この変調器４でマイクロ波が、方向性結合器
５および基準反射体６を経て電磁ホーン等のアンテナ７
から計測対象物８に照射される。計測対象物８で反射さ
れた反射波は再びアンテナ７により受信され、基準反射
体６において反射された送信波の一部とともに、方向性
結合器５により分岐されて検波器９に入力される。
検波器９では送信波と反射波の混合波がうなり検波され
、計測対象物８までの距離情報を含む低周波となる。
、計測対象物８までの距離情報を含む低周波となる。
すなわち一例としてこの検波出力である低周波が、本発
明でいう繰返し信号に対応する。さらに、検波出力は帯
域フィルタ１０、ＡＧＣ（自動利得調整器）１１および
ゲート１２を介し、一定の計数時間（ゲート開時間）に
おいて周波数カウンタ１３により検波出力のもつ周波数
が計数され、計測対象物８までの距離値として表示器１
４に表示される。
明でいう繰返し信号に対応する。さらに、検波出力は帯
域フィルタ１０、ＡＧＣ（自動利得調整器）１１および
ゲート１２を介し、一定の計数時間（ゲート開時間）に
おいて周波数カウンタ１３により検波出力のもつ周波数
が計数され、計測対象物８までの距離値として表示器１
４に表示される。
なお、三角波は低周波発振器１５の出力から波形変換さ
れて作られる。さて、検波器９からの検波出力は、ゲー
ト１２の開閉調節により周波数カウンタ１３て計数され
るのであるが、前にも述べたように検波出力は繰返し信
号である。これを第２図Ｓｒで示す。すなわち、ここで
検波出力の周波数を計数する場合、従来例に記したよう
な問題が生じるのである。そこで、この発明では、ゲー
ト制御器１６によ．゛り所定の開時間Ｔ９をもつゲート
信号Ｓｇを設定し、かつ第２図に示すように繰返し信号
Ｓｒ（７）ｍ（複数）周期にわたり、各周期Ｔ毎に所定
の時間ΔＴたけゲート１２の開時のタイミング（位相）
をずらせて、周波数ルの計数を行なうことによソー量子
化誤差を改善している。ゲート信号Ｓｇの開時間Ｌは、
誤差との相関関係において任意に決定できるが、少なく
とも繰返し周期Ｔより小さい時間でなければ意味がない
。
れて作られる。さて、検波器９からの検波出力は、ゲー
ト１２の開閉調節により周波数カウンタ１３て計数され
るのであるが、前にも述べたように検波出力は繰返し信
号である。これを第２図Ｓｒで示す。すなわち、ここで
検波出力の周波数を計数する場合、従来例に記したよう
な問題が生じるのである。そこで、この発明では、ゲー
ト制御器１６によ．゛り所定の開時間Ｔ９をもつゲート
信号Ｓｇを設定し、かつ第２図に示すように繰返し信号
Ｓｒ（７）ｍ（複数）周期にわたり、各周期Ｔ毎に所定
の時間ΔＴたけゲート１２の開時のタイミング（位相）
をずらせて、周波数ルの計数を行なうことによソー量子
化誤差を改善している。ゲート信号Ｓｇの開時間Ｌは、
誤差との相関関係において任意に決定できるが、少なく
とも繰返し周期Ｔより小さい時間でなければ意味がない
。
時間ΔＴは次式（１）により示される。 ４
ΔＴ＝１１ｍ−１ ゲート１２の開時のタイミングは、ゲート開信号Ｓｇを
一周期目０，二周期目ΔＴ・・・・ｍ周期目（ｍ−１）
ΔＴというよう遅らせて開く。
ΔＴ＝１１ｍ−１ ゲート１２の開時のタイミングは、ゲート開信号Ｓｇを
一周期目０，二周期目ΔＴ・・・・ｍ周期目（ｍ−１）
ΔＴというよう遅らせて開く。
そしてｍ周期分の周波数カウントを累計してその総和Ｓ
を求め、ＭＴ，で割つたＳ／ＭＴ，が周波数Ｆｂの計測
値として表わされる。以上の動作を行なうためのゲート
制御器１６を第３図に示す。
を求め、ＭＴ，で割つたＳ／ＭＴ，が周波数Ｆｂの計測
値として表わされる。以上の動作を行なうためのゲート
制御器１６を第３図に示す。
この回路において、フリップフロップ回路１８は初期状
態でＱ＝０，η＝１であり、プリセツタブル減算カウン
タ１９には、設定器２０により繰返し信号Ｓｒの計測回
数ｍ（ｍ周フ期と同意）がプリセットされている。ＡＮ
Ｄゲート１７にスタート信号が入力されると、低周波発
生器１５からの信号ｆ（ｆ＝１ノＴ）に周期して、フリ
ップフロップ回路１８が反転し、減算カウンタ１９が信
号ｆのカウントを開始する。フリップフロップ回路１８
が反転すると、ＡＮＤゲート２１が開となり、微分器２
２から出力されるパルスＰ１がσＲゲート２３を経て単
安定マルチバイブレータ２４に入力され、幅Ｔｓのパル
ス信号が出力される。このパルス信号がゲート開信号Ｓ
ｇ，であ”る。一方、このゲート開信号Ｓｇｌの立下り
から微分器２５により出力されるパルスＰ２が単安定マ
ルチバイブレータ２６に入力され、そして単安定マルチ
バイブレータ２６により幅（Ｔ−Ｔｓ＋ΔＴ）をもつパ
ルス信号Ｐ４が出力される。
態でＱ＝０，η＝１であり、プリセツタブル減算カウン
タ１９には、設定器２０により繰返し信号Ｓｒの計測回
数ｍ（ｍ周フ期と同意）がプリセットされている。ＡＮ
Ｄゲート１７にスタート信号が入力されると、低周波発
生器１５からの信号ｆ（ｆ＝１ノＴ）に周期して、フリ
ップフロップ回路１８が反転し、減算カウンタ１９が信
号ｆのカウントを開始する。フリップフロップ回路１８
が反転すると、ＡＮＤゲート２１が開となり、微分器２
２から出力されるパルスＰ１がσＲゲート２３を経て単
安定マルチバイブレータ２４に入力され、幅Ｔｓのパル
ス信号が出力される。このパルス信号がゲート開信号Ｓ
ｇ，であ”る。一方、このゲート開信号Ｓｇｌの立下り
から微分器２５により出力されるパルスＰ２が単安定マ
ルチバイブレータ２６に入力され、そして単安定マルチ
バイブレータ２６により幅（Ｔ−Ｔｓ＋ΔＴ）をもつパ
ルス信号Ｐ４が出力される。
このパルス信号Ｐ４は微分器２７に入力され、パルス信
号Ｐ４の立下りによつて動作し、さらにパルス信号Ｐ５
が出力される。パルス信号Ｐ５は（）Ｒゲート２３およ
び開いているＡＮＤゲート２１を経て、再び単安定マル
チバイブレータ２４に入力される。そして単安定マルチ
バイブレータ２４からは幅Ｌのパルス信号ずなわちゲー
ト開信号Ｓｇ２はＳｇｌに対してΔＴだけ位相がずれて
いることになる。このようにして出力されるゲート信号
を第４図に示す。以下同様にして前述の動作が繰返され
、減算カウンタ１９が信号ｆをｍ回すなわちｍ周期分カ
ウントすると、表示器１４に計数終了の信号を出力する
と同時に、フリツプフ的ンプ回路１８を初期状態にリセ
ットし、ＡＮＤゲート２１を閉じてｍ周期分の計数制御
を完了する。そして計数制御が完了すると、周波数カウ
ント１９ではｍ周期分の周波数カウントが累計され、そ
の総和ＳをＭＴｓて割つた値すなわちＳ／ＭＴ，が演算
されて計測周波数ルが表示されるのてある。
号Ｐ４の立下りによつて動作し、さらにパルス信号Ｐ５
が出力される。パルス信号Ｐ５は（）Ｒゲート２３およ
び開いているＡＮＤゲート２１を経て、再び単安定マル
チバイブレータ２４に入力される。そして単安定マルチ
バイブレータ２４からは幅Ｌのパルス信号ずなわちゲー
ト開信号Ｓｇ２はＳｇｌに対してΔＴだけ位相がずれて
いることになる。このようにして出力されるゲート信号
を第４図に示す。以下同様にして前述の動作が繰返され
、減算カウンタ１９が信号ｆをｍ回すなわちｍ周期分カ
ウントすると、表示器１４に計数終了の信号を出力する
と同時に、フリツプフ的ンプ回路１８を初期状態にリセ
ットし、ＡＮＤゲート２１を閉じてｍ周期分の計数制御
を完了する。そして計数制御が完了すると、周波数カウ
ント１９ではｍ周期分の周波数カウントが累計され、そ
の総和ＳをＭＴｓて割つた値すなわちＳ／ＭＴ，が演算
されて計測周波数ルが表示されるのてある。
なお上記の動作はスタート信号の制御により連続的に行
なうことができる。以上のように、ゲート１２の開時の
タイミングをすらせることにより、その結果は従来のよ
うに単に一周期分の誤差がｍ倍となるのではなく、被測
定周波数の真値の近似値を得ることができるのである。
なうことができる。以上のように、ゲート１２の開時の
タイミングをすらせることにより、その結果は従来のよ
うに単に一周期分の誤差がｍ倍となるのではなく、被測
定周波数の真値の近似値を得ることができるのである。
以下量子化誤差改善の解析について詳説する。
ます、量子化誤差の発生原因を考える。周波数カウンタ
１３において周波数Ｆｂ（正弦波）のカウントは信号が
負から正に変化したとき（第５図点Ｃ）更新されるため
、ゲート信号Ｓｇが同一開時間てあつても周波数Ｆｂと
ゲート信号Ｓｇとの位相状態によつて点Ｃをｎ個含む場
合と、（ｎ＋１）個含む場合と二つの現象が出現する。
たとえば第５図において信号Ａのカウント値はｎ−２で
信号Ｂのカウント値はｎ＋１＝３となり、一カウント誤
差が生じる、そ発生割合は不確定てある。〔解析〕従来
のゲート信号と周波数市およびカウント値ｎとの関係は
次式で示される。 （′１１）：ゲー
ト開時間）これに対して本発明の場合、繰返し信号Ｓｒ
の周波数のルの繰返し周期Ｔとゲート信号Ｓｇとの位相
間係がΔＴだけすれるので、周波数カウントにおいてバ
ラつきが生じる。
１３において周波数Ｆｂ（正弦波）のカウントは信号が
負から正に変化したとき（第５図点Ｃ）更新されるため
、ゲート信号Ｓｇが同一開時間てあつても周波数Ｆｂと
ゲート信号Ｓｇとの位相状態によつて点Ｃをｎ個含む場
合と、（ｎ＋１）個含む場合と二つの現象が出現する。
たとえば第５図において信号Ａのカウント値はｎ−２で
信号Ｂのカウント値はｎ＋１＝３となり、一カウント誤
差が生じる、そ発生割合は不確定てある。〔解析〕従来
のゲート信号と周波数市およびカウント値ｎとの関係は
次式で示される。 （′１１）：ゲー
ト開時間）これに対して本発明の場合、繰返し信号Ｓｒ
の周波数のルの繰返し周期Ｔとゲート信号Ｓｇとの位相
間係がΔＴだけすれるので、周波数カウントにおいてバ
ラつきが生じる。
バラつきの最大値はｍ回の計測のうち、カウント値が（
ｎ＋１）の状態となる回数１が最大となつたとき、すな
わち１ｍａｘである。またバラつきの最小値はｍ回の測
定のうち、カウント値が（ｎ＋１）の状態となる回数１
が最小となつたとき、すなわち１ｍｉｎである。これを
、に基いてバラつきを考慮すると、 整理してｌ／ｍ倍すると、 て表わされる。
ｎ＋１）の状態となる回数１が最大となつたとき、すな
わち１ｍａｘである。またバラつきの最小値はｍ回の測
定のうち、カウント値が（ｎ＋１）の状態となる回数１
が最小となつたとき、すなわち１ｍｉｎである。これを
、に基いてバラつきを考慮すると、 整理してｌ／ｍ倍すると、 て表わされる。
こ；で、上限と下限（バラつきの最大値１ｍａｘと最小
値１ｍｉｎ）との差Δルが誤差となる。
値１ｍｉｎ）との差Δルが誤差となる。
（３）式では、ΔＦｂ（３）＝い？二坤垣 ・・・・（
５） ＭＬで示される。
５） ＭＬで示される。
（５）式において、ｍ＝１，Ｔｓ＝Ｔと仮定すれば、周
波数Ｆｂの位相状態により、カウント値の（ｎ＋１）状
態の回数１は１＝ｏ−ｍまで出現可能であり、したがつ
て１ｍａｘ＝Ｍｌｌｍｊｎ＝ｏとなる。
波数Ｆｂの位相状態により、カウント値の（ｎ＋１）状
態の回数１は１＝ｏ−ｍまで出現可能であり、したがつ
て１ｍａｘ＝Ｍｌｌｍｊｎ＝ｏとなる。
これは（４）式と同じであつて、量子化誤差の改善はな
されない。量子化誤差が改善されるためには、 ΔＦｂ（１）〉ΔＦｂ（３）でなければならない。
されない。量子化誤差が改善されるためには、 ΔＦｂ（１）〉ΔＦｂ（３）でなければならない。
であればよい。ここで（１ｍａｘ−１ｍｊｎ）は周波数
ルに依存するが、ｍ以下の値にするような設定が可能で
ある。以上のことから従来の方法と本発明の量子化誤差
比μは、で与えられる。
ルに依存するが、ｍ以下の値にするような設定が可能で
ある。以上のことから従来の方法と本発明の量子化誤差
比μは、で与えられる。
の関係を満足するとき、量子化誤差は改善される。
以下のことを前提に、具体例を下記に示す。
繰返し信号Ｓｒの繰返し周期：Ｔ＝７〔Ｍｓｅｃ〕ゲー
ト信号Ｓｇの開時間：Ｔｓ＝〔Ｍｓｅｃ〕、ノ計測回数
：ｍ＝１１回とする。よつて位相差ΔＴ＝Ｔ−Ｔｓ／（
ｍ−１）＝０．ＩＣｍｓｅｃ〕で与えられる。この場合
の量子化誤差比μの分布状態を第６図のグラフに示す。
ト信号Ｓｇの開時間：Ｔｓ＝〔Ｍｓｅｃ〕、ノ計測回数
：ｍ＝１１回とする。よつて位相差ΔＴ＝Ｔ−Ｔｓ／（
ｍ−１）＝０．ＩＣｍｓｅｃ〕で与えられる。この場合
の量子化誤差比μの分布状態を第６図のグラフに示す。
このグラフからもわかるよう７に、Ｆｂ＝５００以上で
は量子化誤差μ〉１となっており、したがつて改善され
ていることは明らかである。これまでの実施例では、一
例として示した数値により改善される周波数範囲が限ら
れているが、しかし一般的にゲート信号Ｓｇの開時間Ｔ
，、計測回数ｍおよびこれらによつて決まる時間ΔＴの
選択によりμく１となるようにてきる。
は量子化誤差μ〉１となっており、したがつて改善され
ていることは明らかである。これまでの実施例では、一
例として示した数値により改善される周波数範囲が限ら
れているが、しかし一般的にゲート信号Ｓｇの開時間Ｔ
，、計測回数ｍおよびこれらによつて決まる時間ΔＴの
選択によりμく１となるようにてきる。
たた七、ΔＴの選択にあたつては１／△Ｔが周波数Ｆｂ
に対して充分大きくなるように（１／△Ｔ）Ｆｂ）に選
ふのが好ましい。以上の通りこの発明によれば、繰返信
号のｍ周期にわたり、各周期毎に位相差ΔＴだけゲート
開時の位相をすらせて各周期Ｔにおける周波数を回計数
することにより、従来きわめて困難であつた量子化誤差
の改善を行なうことができ、しかも複雑な機器構成を要
することなく測定精度を向上することがてきる等、計測
技術の向上に寄与するところ大である。
に対して充分大きくなるように（１／△Ｔ）Ｆｂ）に選
ふのが好ましい。以上の通りこの発明によれば、繰返信
号のｍ周期にわたり、各周期毎に位相差ΔＴだけゲート
開時の位相をすらせて各周期Ｔにおける周波数を回計数
することにより、従来きわめて困難であつた量子化誤差
の改善を行なうことができ、しかも複雑な機器構成を要
することなく測定精度を向上することがてきる等、計測
技術の向上に寄与するところ大である。
第１図はマイクロ波距離計の構成を示すブロック線図、
第２図は繰返し信号とゲート信号との関係を示すタイム
チャート、第３図はゲート制御器の構成を示す回路図、
第４図はゲート制御器から出力されるゲート信号を示す
説明図、第５図は周波数カウンタによるカウント誤差の
説明図、第６図は計測周波数市に対する量子化誤差μの
分布状態を示すグラフ説明図、第７図は、繰返し周期Ｔ
と繰返し信号Ｓｒの周期との違いを示す説明図である。
第２図は繰返し信号とゲート信号との関係を示すタイム
チャート、第３図はゲート制御器の構成を示す回路図、
第４図はゲート制御器から出力されるゲート信号を示す
説明図、第５図は周波数カウンタによるカウント誤差の
説明図、第６図は計測周波数市に対する量子化誤差μの
分布状態を示すグラフ説明図、第７図は、繰返し周期Ｔ
と繰返し信号Ｓｒの周期との違いを示す説明図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 周期Ｔをもつ繰返し信号において、この周期Ｔより
小さい周期Ｔ＿Ｓをもつゲート開信号を設定しかつ次式
で示される時間ΔＴ：ΔＴ＝（Ｔ−Ｔ＿Ｓ）／（ｍ−１
）〔＿ｓ＿ｅ＿ｃ〕（但しｍ＝分割数）を設定し、前記
繰返し信号のｍ周期にわたり、各周期Ｔ毎に時間ΔＴだ
けゲート開時のタイミングをずらせて各周期Ｔ毎に繰返
し信号の周波数をｍ回計数し、このｍ周期分の周波数カ
ウントを累計してその総和Ｓを求め、ｍＴ＿Ｓで割つた
Ｓ／ｍＴ＿Ｓにより周波数を計測することを特徴とする
繰返し信号の周波数測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4120877A JPS6049868B2 (ja) | 1977-04-11 | 1977-04-11 | 繰返し信号の周波数測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4120877A JPS6049868B2 (ja) | 1977-04-11 | 1977-04-11 | 繰返し信号の周波数測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53125873A JPS53125873A (en) | 1978-11-02 |
| JPS6049868B2 true JPS6049868B2 (ja) | 1985-11-05 |
Family
ID=12601980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4120877A Expired JPS6049868B2 (ja) | 1977-04-11 | 1977-04-11 | 繰返し信号の周波数測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6049868B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03760U (ja) * | 1989-05-25 | 1991-01-08 | ||
| JPH0562281U (ja) * | 1992-01-31 | 1993-08-20 | 株式会社イーガン | アイアンヘッド |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5872078A (ja) * | 1981-10-26 | 1983-04-28 | Fujitsu Ten Ltd | Ｆｍ―ｃｗレーダ |
-
1977
- 1977-04-11 JP JP4120877A patent/JPS6049868B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03760U (ja) * | 1989-05-25 | 1991-01-08 | ||
| JPH0562281U (ja) * | 1992-01-31 | 1993-08-20 | 株式会社イーガン | アイアンヘッド |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53125873A (en) | 1978-11-02 |
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