頻率計測試中的精度計算
發布時間:2011-09-01 來源:微波射頻網
中心議題:
在測試測量中測試精度一直是最為關心的問題。頻率計作為高精度的頻率和時間測試儀表,測試精度高於普通的頻譜儀和示波器,所以測試精度的計算就更加為人關注。影響測試精度,或者說產生誤差的因素很多,而其中最主要的因素是儀表內部時基穩定度、分辨率、觸發精度及內部噪聲等。頻率計可以用來測試如頻率、周期、相位、脈衝等,而其中頻率和周期的測試占有絕大部分比例,本文主要討論頻率和周期的測試精度計算問題。
頻率和周期的測試精度
pinlvhezhouqihuweidaoshu,suoyizaipinlvjideceshizhong,pinlvhezhouqidewuchajisuanfangfashiyiyangde。congceshiwuchadechanshenglaishuozhuyaoyoulianglei,yileishisuijiwucha,yileishixitongwucha。suijiwuchazhuyaoyouyuruzaoshenghuozheyixiesuijiyinsuchanshengdewucha,hennanxiaochu。xitongwuchazhuyaoshiyouyuceshifangfa、儀表設置或者儀表性能引起的誤差。不同的設備製造商都有自己的關於誤差的計算方法,大同小異,本文論述泰克FCA3000係列頻率計測試誤差的計算方法。
總誤差: (U tot)
其中 MR = Meas. Result ( Freq or Period ) , MR測試結果,可以是頻率或者時間
MT = Mear. Time 測試時間
TBE = Time Base Error ( 時基誤差 )
計算舉例
我們可以通過一個具體的例子來計算測試的誤差。我們假設以下參數:
l 使用泰克FCA3000 頻率計
l 95% 置信區間
l 100MHz被測信號讀數, 測試時間 1 秒
l 信號電平 5 V
l 時基經過校準後為 1.7 ppm
l 信號比較純淨,噪聲(Vnoise-signal = 0)和 抖動 ( Ejitter = 0 )
首先計算隨機誤差
1、 通過公式(5)計算 Enoise= Vnoise/inp.sign.slew rate (v/s) at trig point
當被測信號是CW時inp.sign.slew rate (v/s) at trig point=2П(100MHz)*5V = 3.14*10 9
Enoise= Vnoise / inp.sign.slew rate (v/s) at trig point= 500uv/3.14*10 9=0.159 ps
2、 Start Trigger Error = Ess = Enoise, 代入公式 (3)
Urnd = [2.5* (100ps2 + 0.159ps2)1/2 / 1*8001/2 ]*100MHz = 8*10-4 Hz
計算係統誤差,通過公式 (6)
Usys= {1/3*[ ( 1.7*10-6*100MHz ) 2 + [ (200ps / 1s ) * 100MHz ] 2]}1/2= 93Hz
計算總誤差,通過公式 (1)
Utot = 2* [ ( Urnd 2 + Usys2 ) ]1/2 = 186Hz
結論
從cong計ji算suan的de結jie果guo中zhong我wo們men可ke以yi看kan出chu,誤wu差cha的de來lai源yuan主zhu要yao是shi係xi統tong誤wu差cha,而er時shi基ji穩wen定ding度du的de提ti升sheng可ke以yi大da大da提ti高gao測ce試shi精jing度du。在zai計ji算suan中zhong我wo們men沒mei有you用yong到dao頻pin率lv分fen辨bian率lv這zhe個ge指zhi標biao,因yin為wei測ce試shi時shi間jian的de設she置zhi就jiu決jue定ding了le頻pin率lv計ji的de頻pin率lv分fen辨bian率lv。在zai測ce試shi中zhong我wo們men假jia設she被bei測ce信xin號hao是shi100MHz,如果是頻率很低的信號,比如幾十赫茲,那麼頻率分辨率會大大影響測試精度。
- 探究頻率計測試中的精度計算
- 充分利用時基穩定度
- 設置頻率計的頻率分辨率
在測試測量中測試精度一直是最為關心的問題。頻率計作為高精度的頻率和時間測試儀表,測試精度高於普通的頻譜儀和示波器,所以測試精度的計算就更加為人關注。影響測試精度,或者說產生誤差的因素很多,而其中最主要的因素是儀表內部時基穩定度、分辨率、觸發精度及內部噪聲等。頻率計可以用來測試如頻率、周期、相位、脈衝等,而其中頻率和周期的測試占有絕大部分比例,本文主要討論頻率和周期的測試精度計算問題。
頻率和周期的測試精度
pinlvhezhouqihuweidaoshu,suoyizaipinlvjideceshizhong,pinlvhezhouqidewuchajisuanfangfashiyiyangde。congceshiwuchadechanshenglaishuozhuyaoyoulianglei,yileishisuijiwucha,yileishixitongwucha。suijiwuchazhuyaoyouyuruzaoshenghuozheyixiesuijiyinsuchanshengdewucha,hennanxiaochu。xitongwuchazhuyaoshiyouyuceshifangfa、儀表設置或者儀表性能引起的誤差。不同的設備製造商都有自己的關於誤差的計算方法,大同小異,本文論述泰克FCA3000係列頻率計測試誤差的計算方法。
總誤差: (U tot)

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MT = Mear. Time 測試時間
TBE = Time Base Error ( 時基誤差 )
計算舉例
我們可以通過一個具體的例子來計算測試的誤差。我們假設以下參數:
l 使用泰克FCA3000 頻率計
l 95% 置信區間
l 100MHz被測信號讀數, 測試時間 1 秒
l 信號電平 5 V
l 時基經過校準後為 1.7 ppm
l 信號比較純淨,噪聲(Vnoise-signal = 0)和 抖動 ( Ejitter = 0 )
首先計算隨機誤差
1、 通過公式(5)計算 Enoise= Vnoise/inp.sign.slew rate (v/s) at trig point
當被測信號是CW時inp.sign.slew rate (v/s) at trig point=2П(100MHz)*5V = 3.14*10 9
Enoise= Vnoise / inp.sign.slew rate (v/s) at trig point= 500uv/3.14*10 9=0.159 ps
2、 Start Trigger Error = Ess = Enoise, 代入公式 (3)
Urnd = [2.5* (100ps2 + 0.159ps2)1/2 / 1*8001/2 ]*100MHz = 8*10-4 Hz
計算係統誤差,通過公式 (6)
Usys= {1/3*[ ( 1.7*10-6*100MHz ) 2 + [ (200ps / 1s ) * 100MHz ] 2]}1/2= 93Hz
計算總誤差,通過公式 (1)
Utot = 2* [ ( Urnd 2 + Usys2 ) ]1/2 = 186Hz
結論
從cong計ji算suan的de結jie果guo中zhong我wo們men可ke以yi看kan出chu,誤wu差cha的de來lai源yuan主zhu要yao是shi係xi統tong誤wu差cha,而er時shi基ji穩wen定ding度du的de提ti升sheng可ke以yi大da大da提ti高gao測ce試shi精jing度du。在zai計ji算suan中zhong我wo們men沒mei有you用yong到dao頻pin率lv分fen辨bian率lv這zhe個ge指zhi標biao,因yin為wei測ce試shi時shi間jian的de設she置zhi就jiu決jue定ding了le頻pin率lv計ji的de頻pin率lv分fen辨bian率lv。在zai測ce試shi中zhong我wo們men假jia設she被bei測ce信xin號hao是shi100MHz,如果是頻率很低的信號,比如幾十赫茲,那麼頻率分辨率會大大影響測試精度。
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