第四章调制域测量的原理及应用

HP5372A Frequency and Time Intetval Analyzer FFT:Time Dev A ·Mkrx:122.1353kHz y:-70.10dB -20.00 dB 30 Apr 2001 13:31:39 y:-100.63 dB/Hz Carr:1.5441MHz
20
T2 t
t
图4.46 ZDT计数器工作原理波形图
无死区计数器的实现可以有多种方案，如双路计数法、周期 记时法、移位存储法和双路计数器加内插补偿法等。美国原 HP公司根据图4.45的原理做成了专用集成电路，并先后推 出了几种型号（如HP5372A）的调制域分析仪。
note 调制域分析仪的基本工作原理
调制域分析仪的主要分析功能有：频率、相位、时间间隔相对 于时间轴的变化显示；单次或多次平均；任何测量结果的直方 图显示；测量结果数值显示；调制分析（峰—峰偏移、中心频 率、调制速率）；抖动频谱分析；各种参数统计（平均、最大、 最小、方差、均方差、有效值、概率）；阿仑方差计算等。抖
动和调制都可利用机内的分析功能方便地进行定量分析。另 外，仪器还具有组合触发和选通功能，用于捕获复杂输入信 号的特定部分。下面就调制域测试的某些功能作简要的介绍。 1.直接观测频率变化（调频信号在调制域分析仪上的显示）
-20.0ns #
0s
166.0000ns Meas #1 图4.48 时间抖动测量
3.对抖动的频谱分析 用“背靠背”或连续的方式进行时间间隔（或频率、相位） 测量可以获得信号抖动的更完整的图像。如果对此种数据实 行FFT（快速傅里叶变换），则可以抖动谱的形式展示出抖 动的所有分量，这种信息大大简化了确定潜在抖动源的过程。 如设计人员能够确认抖动主要在50或100周/秒处出现，则可 将电源作为潜在的问题来源加以检查。 调制域分析仪可以150Ps（有效值）的单次（single shot） 分辨力直接测量高达500MHz的信号（用下变频或预定标的方
图4.44 锁相环中的频率阶跃响应
4.2 调制域分析的关键技术
调制域分析主要是研究频率随时间变化情况,因此其关键的技 术是要实现动态连续地测量频率。而通用电子计数器：
准备期 （复零，等待）
测量期 （开门，计数）
显示期 （关门， 停止计数）
“死区”时间 , 不能连续不 断地进行测频 图4.6 电子计数器的工作流程图
(1) 频率-时间特性(f-t)
(2) 双通道正负时间间隔-时间特性(±TI-t)
4.3 调制域分析的应用
调制域分析仪的主要测量对象为：频率；周期；时间间隔（ 正负时间间隔、连续时间间隔）；实时运算的时间间隔直方 图；相位偏移（单通道）和A相对B的相位；时间偏差（抖动） ；专门测量（包括脉冲宽度、占空比和上升／下降时间等）等 ，可直接通过各种不同的测量获取结果。
“Zero Dead Time Counter”(无死区时间计数器,简称ZDT 计数器)
被测 信号
过零点 处 理
事 件 计数器 存 储 和 预处理
时 基 发生器
时 间பைடு நூலகம்计数器
图4.45 ZDT计数原理框图
ua
f1
( a )
f2 t
ub
( b )
t
ud
( c )
t
ud
u
T
e 1
T
0
( d ) ( e )
HP5372A Frequency and Time Intetval Analyzer Tvar:Frequency A 01 Jan 2003 21:39:28 Pk-Pk:428.8kHz Rate:12.822876kHz Center:100.0004MHz
100.25 MHz 100 kHz/div 99.75 MHz
° 0S 图4.47 调频信号显示
258.2500μs Meas #1
.
2.信号抖动测试（例：时钟脉冲抖动则会左右偏移）
HP5372A Frequency and Time Intetval Analyzer 30 Apr 1991 13:31:39 Tvar:Frequency A Rate:75.975kHz Pk-Pk:428.8kHz Center:25.9ns 80.0ns #
-20.00 dB/div
-120.00 dB 43. 9740kHz 图4.49 信号FFT分析测量
142.9240kHz 753.9 Hz/bin
4.跳频通信对抗中的应用 通信对抗中,跳频通信具有较强的抗检测、抗干扰能力,是现 代军事通信的重要制式。
F
80 40 0
10 T (ms) 图4.50 跳频信号的频率随时间的变化
第四章 调制域测量的原理与应用
4.1调制域分析概述 “调制域”是八十年代末提出的新概念。 调制域为人们观测信号提供了一个新的窗口,一些在时域和频 域无法观察到的现象,例如,图4.44所示的锁相环路中压控振 荡器中(VCO)的频率阶跃响应。
F
频域 调制域
f f2 f1
V
T
时域
0
t
图4.43 一个频率跳变信号的三维波形