的 8项提示
更好使用
RF计数器测量
2
并不简单的RF计数器世界
初看起来,电子计数器似乎是
非常简单的仪器,您把信号接到输
入,数字读出就会告诉您频率或其
它一些参数。
计数器是一种插入式的仪器,
您需要非常注意石英晶体时基的技
术特性。计数器、它的时基选件、您
的信号、以及设置测量的
方法
快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载
都会
影响测量结果的质量。事实上对于
一台好的计数器来说,如此多的因
素都对精度指标起着重要作用。
好消息是您只需略加注意,就
能获得更好的测量结果,这8项提示
就是良好的开始。
为您的工作选择正确的计数器
选择计数器是第一要务,因为
众多的相关产品执行不同频率的计
数任务:
通用计数器。可进行频率和时间
间隔、以及一些相关参数的测量。
射频频率计数器。精确的频率测
量,可达 3GHz或更高。
微波频率计数器。精确的频率测
量,可达 40GHz或更高。
时间间隔分析仪。最适于作精确
的时间间隔测量。
调制域分析仪。专用于示出调制
量,如频率—时间,相位—时间
和时间间隔—时间。
这本小册子集中讲述射频频率
计数器。要了解其它计数器和信号分
析仪的信息,请与您当地的Agilent
办事处联系,或访问Agilent网址:
www.agilent.com/find/gp.
内容
财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容
提示1: 理解计数器体系结构的影响
提示 2: 认识分辨率与精度的差异
提示 3: 为满足性能要求进行定期
校准
提示 4: 选择最适宜的时基
提示5: 调节灵敏度,避免噪声触发
提示 6: 为低频测量配置计数器
提示 7: 平滑跳跃的显示
提示 8: 用统计表征信号
对阅读本提示的建议
我们建议您以从提示1至提示8
的次序阅读这些提示,因为它们从
最基本的概念开始,然后逐渐进入
越来越专门的技术。
3
RF计数器分成两类:直接计数
和倒数计数。理解这两种不同方法
的影响将帮助您正确选择和使用计
数器。
直接计数器简单记录规定闸门
时间内输入信号过零的次数。所得到
的计数直接送至计数器的读出显示。
这种方法既简单又便宜,但也
意味着直接计数器的分辨率固定为
Hz。例如,对于 1s的闸门时间,计
数器能检测到的最低频率为 1 H z
(根据定义,1s内过零一次为1Hz)。
因此如果您正在测量10Hz信号,对
1 s 闸门时间的预期最好分辨率为
1Hz,或 2位显示。对于 1kHz信号
和 1s闸门,您能得到 4位。100kHz
信号为6位,依此类推。图 1表明了
这一关系。有趣的是直接计数器的
闸门时间只能选为1s的十倍数或十
分数,这也限制了您的测量灵活性。
理解计数器体系结构的影响 提 示
与之相反,倒数计数器测量输
入信号的周期,然后得到作为其倒
数的频率。鉴于其测量体系结构,对
于给定的闸门时间,所得到的分辨
率为显示位数(非Hz)。也就是说倒
数计数器永远显示同样的分辨率位
数,而与输入频率无关(图 2)。注
意对于特定的闸门时间,您将看到
按位数规定的倒数计数器分辨率,
如“每秒 10位”。
图 1. 直接计数器显示位数 — 频率
(对于 1s闸门时间)
图 2. 对于同样闸门时间,
倒数计数器对所有频率的分辨率为常数
(所示计数器的分辨率指标为 10位/秒)
4
采用计数器行业的基准1s闸门
时间,图 3比较直接计数器和倒数
计数器的分辨率。您能看到在较低
频率时,倒数计数器有明显的优
势。例如对于1kHz,直接计数器给
出 1Hz的分辨率(4位)。而 10位/
秒的倒数计数器给出 1µHz(10位)
的分辨率。
即使您不需要 µHz分辨率,倒
数计数器仍具有速度优势:倒数计数
器在1ms时得到1mHz分辨率,而直
接计数器却用整整 1s才能得到 1Hz
分辨率(图 4)。倒数计数器也提供
连续可调的闸门时间(不只是十进
制步进),因此您能以最少的时间得
到所需要的分辨率。
选择也依据价格—性能。如果
您对分辨率没有严格要求,也不太
关心速度,那么直接计数器就可能
是经济的选择。而对于快速和高分
辨率测量,则应选倒数计数器。
您是否了解只需查看频率分辨
率指标,就能知道是直接计数器还
是倒数计数器。如果分辨率以Hz表
示,就是直接计数器。如果用位/秒
表示,就是倒数计数器。
图 3. 比较直接计数器和倒数计数器的分辨率
(对于 1s闸门时间)
图 4. 这里是 10位/秒倒数计数器不同分辨率所
需要的闸门时间
5
让我们来看着所有这些数字。
这定然是难以置信的精确测量。
把分辨率等同于精度是常见的
错误。两者之间有联系,但却是完全
不同的概念。
可把分辨率定义为计数器区别
相近频率的能力(图 5)。在所有其
它情况均相同时(如测量时间和产
品售价),位数是越多越好 ─ 但您
看到的显示位数必须得到精度的支
持。当其它误差使计数器的解析能
力偏离真实频率时,其位数并无实
际意义。也就是说计数器提供的可
能是对不正确频率的非常精确读数。
真实测量精度是随机误差和系
统误差的函数。随机误差是分辨率
不确定度的来源,它包括量化误差
(在闸门时间窗内围绕最终计数的不
确定度),触发误差(如在噪声尖峰
上触发)和时基的短期不稳定度。系
统误差是测量系统内的偏移,它使
读数偏离信号的真实频率。这里包
括时基晶体的影响,如老化,以及温
度和电网电压变化等等。
提 示认识分辨率与精度的差异
图6中比较了两台计数器。计数
器A有好的分辨率和很大的偏移误
差,计数器 B分辨率差,但系统偏
移误差较小,结果是在大多数情况
下,计数器A显示结果的精度要比
计数器 B低。
数学家 John Tukey对此解释为
对正确问题的近似答案远优于对错
误问题的精确答案。您将会在提示3
中看到校准计数器,以满足您精度
需要的极端重要性。
图 5. 分辨率是区别相近频率的能力。但分辨率本
身并不保证精度
图 6. 分辨率—精度的简要说明。与时基相关的系
统误差把显示频率“推”离真实频率。随机误差建
立一个频率范围,在此范围内计数器不能区别不同
信号。
6
需要隔多长时间校准一次计
数器?
最精确的答案是“视情况而
定”。这取决于计数器中的时基类
型,计数器在测量期间经受的条件,
最重要的是您需要多高的测量精度。
为认识校准为什么不是一个简
单问题,您必须回过来考虑计数器
精度的特性。显示器上的答案质量
决定于四组因素:
1.与计数器本身相关的时间稳定
量性能因素,如计数器时基的温
度稳定性(提示4中有详细说明)。
2.与计数器本身相关的时间变化
量性能因素,如晶体时基的老
化率。
3.信号特性,如噪声的存在。
4.您选择的设置,如闸门时间。
这张表说明了为什么当查看计
数器的精度指标时,您看到的是复
杂的公式,而不是简单的数字。让我
们集中关注第2个问题,即校准在起
着什么作用。
提 示 为满足性能要求进行定期校准
尽管计数器是测量电信号的电
子仪器,但石英晶体是每台计数器
时基心脏这一事实表明计数器实质
上是一种机械装置,晶体在经受各
种物理扰动时会改变它的振动频率,
从而影响计数器的精度。这些不同
扰动的累积效应即晶体的老化,校
准计数器即是对老化的补偿(图7)。
从用户角度来看,其细节并不
重要,重要的是要知道晶体老化的
产生。但老化是能容易地预测和通
过校准补偿。
由于清楚晶体老化的影响,就
能通过查看计数器的老化率指标确
定何时需要校准。假定老化率为4 x
10-8/天。在校准后的第300天,老
化将在总精度计算中增加 1.2 x 10-5
的时基误差。如果该不确定度(对于
1MHz信号为±12Hz)加上计数器测
量中的其它固有不确定度是可接受
的,您就不需要校准。否则就需要校
准。这并不难理解(但应记住老化仅
是影响总精度诸因素中的一项)。
图 7. 用校准补偿对晶体老化有效, 也会影响晶体
长期稳定度。在这一例子中,老化率为4x10-8/天。
(短期偏离由相位噪声及其它因素造成)
7
频率计数器的测量精度始于时
基,因为它建立了测量输入信号的
参考。更好的时基有可能得到更好
的测量。(注意这里使用的“有可能
得到”;您仍应进行校准和注意使计
数器性能最大化)
环境温度对石英晶体的振动频
率有很大影响,可根据热行为把时
基技术分为三类:
标准。标准或“室温”时基不使
用任何类型的温度补偿或控制。
其最大优点是便宜,但它也有最
大的频率误差。图 8中的曲线示
出典型晶体的热行为。随着环境
温度的改变,频率输出能变化
5ppm或更高。对于1MHz信号为
±5Hz,因此是测量中必须考虑
的重要因素。
温度补偿。一种解决晶体热变化
的方法是让振荡器电路中的其它
电子元件补偿其热响应。这种方
法可稳定其热行为,把时基误差
降低到约1ppm(对1MHz信号为
±1Hz)。
提 示选择最适宜的时基
恒温槽控制。稳定振荡器输出的
最有效方法是让晶体免受温度变
化。计数器
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
师把晶体放入恒
温槽,保持其温度在热响应曲线
的特定点上(图8)。从而能得到
好得多的时基稳定度,典型误差
只有 0.0025ppm(对于 1MHz信
号为 ±0.0025Hz)。
所得到的好处还不仅仅是与温
度相关的精度。恒温槽控制时基还
能降低晶体老化效应,从而不需要频
繁地送校计数器。例如标准Agilent
53181A RF计数器的月老化率< 0.3ppm
(对于1 M H z 信号为 ± 0 . 3 H z)。
而可选高稳定度恒温槽则降到每月
< 0.015ppm(对于 1 M H z 信号为
±0.015Hz)。即标准时基的老化要比
高稳定型高出20倍,因此需要更经
常地校准,以保持所要求的测量精
度(见提示 3)。
图 8. 无保护晶体振荡器的频率输出随环境温度变
化有很大的变化。把晶体振荡器放在受控的热环境
(恒温槽)中,以帮助保持稳定的输出频率。
8
好消息是对于灵敏的输入电路,
高质量计数器是一种宽带仪器。不
过这同时也是坏消息。
对计数器来说,所有信号看来
都基本相同。正弦波、方波、谐波和
噪声 ── 计数器关心的只是一连
串的过零。计数器认为过零触发的
信号频率就是要测量的频率。如果
是纯净信号,这一过程就不存在问
题。但带有噪声的信号会“欺骗”计
数器在假的过零点上触发。此时计
数器就不能得到实际的计数。
幸而高质量的计数器都提供解
决这一问题的方法。它们首先要求
在记录过零前,信号需先通过两个
低和高的滞后阈值。这两个电平间
的间隔称为触发灵敏度,滞后带,触
发带,或其它一些类似术语。
提 示 调节灵敏度,避免噪声触发
图 9. 由于触发带设置过窄,2个小峰值(此处为
寄生信号)在点 1和点 3产生不需要的触发。
图 10. 通过展宽触发带降低触发灵敏度,得到所
需要的计数。
其次是高质量的计数器还能让
您调节这一带的宽度,以把不需要
的触发减到最少。图9示出会造成计
数麻烦的带有某些毛刺成分的信号。
由于触发带很窄,因此不需要的噪
声(在点1和点3)及实际信号(在点2
和点 4)都会造成计数器触发。仅有
2个周期的信号得到的计数为 4。
通过调节触发带使计数器变得
不太灵敏,但您就能避免这些寄生
触发。在图 10中,触发带有足够的
宽度(也就是灵敏度足够低),使过
零的寄生不会引起计数。计数器记
录2次有效过零,并按此计算相应的
频率。
如果您认为信号可能存在噪声
问题,可尝试把计数器转为低灵敏
度模式。如果显示频率有变化,表明
有时是在噪声上触发。
9
提示 5讨论了在您信号不需要
成份上触发的问题。这一问题可能
对低频信号(约为100Hz和更低)影
响更大,因为此时在不相关高频成
份上的寄生触发机会将更多。此外,
信号的重复也影响触发精度;重复率
越低,产生这种错误的机会就越大。
这里是帮助您改进计数器测量
低频信号测试质量的三个快速步骤。
调用计数器的低通滤波器
假定您的计数器上有低通滤波
器,就应使用该滤波器。例如Agilent
53181A RF计数器带有一个100kHz
低通滤波器,您可把它切到信号路
径中。从而减少在谐波和高频噪声
上触发的机会。
提 示为低频测量配置计数器
使用手动触发
当把计数器设置为使用自动触
发时,它会估计信号的峰峰电平,计
算其中点,以建立触发电平。这种方
法一般能够得到良好的结果,但对
于低频信号却会造成问题。问题在
于自动触发算法所取的时间有可能
小于信号在最小值和最大值间的过
渡时间。其结果是自动触发跟着信
号电平上下游走,而不是根据对最
小值和最大值的一致估计设置一个
触发电平。解决方案是关断自动触
发,由手动设置触发电平。
使用直流耦合
许多计数器提供主输入通道的
ac和dc耦合选择。这种设置与示波
器相同: ac耦合可去掉信号中的任
何直流偏置,而dc耦合则包容整个
信号、偏置及一切。ac耦合的问题
在于它也衰减了低频成分。事实上
在使用 ac耦合时,您的计数器可能
并未规定特定频率之下的性能指标。
为保证得到 1Hz以下的更好结果,
应代之使用 dc耦合。
10
一台好的计数器能为您做的不
止是简单的计数。内置的统计功能
可帮助表征信号和识别趋势,否则
您必须在PC上执行这两项任务。基
本统计功能包括算术平均、最小值、
最大值和标准偏差。
例如漫游载波信号是计数器统
计的一项重要应用,最小值、最大
值、平均值和标准偏差为您提供载
波行为的清晰图景,而不需要去求
助频谱分析仪。
提 示
提 示
平滑跳跃的显示
对于跳跃的显示,最后几个数
字会快速跳动,如果您要实时调试
电路,或要按计数器显示完成某项
任务,得到测量结果将是一项挑战。
根据您计数器的能力,稳定这些数
字有几种可选的方案。
减少显示位数。这第一种选择只
是用“更少位数”按钮,或调用
计数器功能减少显示位数。虽然
能得到稳定的显示,但您判定电
路行为所需的信息也可能被隐
藏。应特别注意显示功能对实际
测量没有任何影响。
用统计表征信号
此外,计数器还为您提供比频
谱分析仪更好的频率分辨率。
为得到更多的统计功能,可考
虑使用一种连通性软件包,如
Agilent IntuiLink, VEE, BenchLink
Meter, 或专用于后处理测量数据的
National Instruments LabView®。根
据您选择的软件,可容易地增加文
档和图形,存档,以及强大的分析功
能和测试自动化。
使用极限测试。如果您仅需要知
道信号是否在特定的频率带内,
另一种办法是使用带可视指示器
的极限测试。当然,您的计数器
首先要有这一功能特性。
使用信号平均。在考虑跳动信号
时,平均(在许多计数器上标为
"mean")始终是一种好的选择。
与单纯减少显示位数不同,平均
能实际改进您的测量质量。通过
减小信号中随机变量的影响,平
均减少了显示的变化数字。
11
分辨率为10位/秒;频率范围达
12.4 GHz
内置极限测试和统计,以简化您
的测量
IntuiLink软件把数据和图像传送
到您的标准 PC应用程序,只需
少量或无需编程
可选择经济型或高精度时基
53181A RF计数器在一个通道
上提供10位/秒分辨率和225MHz,
并具有可选的 1.5, 3, 5, 12.4GHz第
二通道。
计数器采用倒数体系结构,提
供与输入频率无关的高分辨率和选
择任何闸门时间的灵活性。
Agilent 53181A RF计数器
Agilent 53181A 225MHz RF 计数器
测量 频率,频率比
(带可选CH2),周期,
峰电压
分析 自动极限测试,数学运算
(标度和偏移),统计
(最小值,最大值,平均值,
标准偏差
测量特性
频率范围(标准) CH1: dc-225MHz
频率分辨率 10位/秒
测量速度 达 200测量/秒
输入调理
阻抗,耦合 1MΩ或50Ω,交流或直流
低通滤波器 100kHz,可切换
衰减 x 1或 x 10
外时基参考输入
1, 5, 10MHz
触发 在上升沿/下降沿上触
发;电平可按信号电平百
分数或绝对电压设置;
设置灵敏度至 LOW,
MED, HIGH
闸门和授命 自动,手动(设置闸门时
间或分辨率位数);外部,
延迟
接口 GPIB(IEEE 488.1,488.2)
带SCPI;只讲RS-232
电源 100至 120Vac ±10%,
50, 60 , 400Hz ±10%
200至 240Vac ±10%,
50, 60Hz ±10%
净重 3kg
尺寸(H x W x D) 103.6 x 254.4 x 374mm
保修期 3年
实时数字信号处理可以在取新
读数的同时分析数据,从而提升了
测量吞吐率。当其它计数器还沉陷
于“死时间”处理时,53181A已转
向下一次测量。通过高达200测量/
秒的连续 GPIB数据传输率和标准
IntuiLink连通性软件,您将能加快
任务的完成。
自动极限测试,对测试设置的
立即调用和对各种特性的单键访问
大大简化了您的工作。此外,您还能
同时测量和跟踪平均值、最小值/
最大值和标准偏差。
Agilent提供完整的计数器产品
系列,包括 53131A和 53132A通用
计数器,以及众多微波频率计数器、
时间间隔分析仪和调制域分析仪。
您当地的Agilent分公司和分销商会
为您提供更多信息。您也可访问
www.agilent.com/find/gp.
内置极限测试带有独特的极限内指示器,
以简化实时的电路调试。
订货信息
53181A 10位/秒225MHz RF计数器
34812A BenchLink Meter software for
Windows®
34131A 仪器箱
34161A 附件袋
选件W50 增加 2年保修
选件 1CM 上架安装套件
选件 001 中稳定度时基
选件 010 高稳定度时基
选件 015 1.5GHz 通道 2, 带 BNC 连接器
选件 030 3GHz通道 2, 带 BNC 连接器
选件 050 5GHz通道 2, 带 N型连接器
选件 060 后面板端子
选件 124 12.4GHz 通道2, 带 N型连接器
Windows® is a U.S. registered trademark
of Microsoft Corporation.
安捷伦测试和测量技术支持、服务和协助
Agilent公司的宗旨是使您获得最大效
益,而同时将您的风险和问题减少到最低限
度。我们将努力确保您获得的测试和测量能
力物有所值,并得到所需要的支持。我们广
泛的支持和服务能帮助您选择正确的Agilent
产品,并在应用中获得成功。我们所销售的
每一类仪器和系统都提供全球保修服务。对
于停产的产品,在5年内均可享受技术服务。
“我们的承诺”和“用户至上”这两个理念高
度概括了Agilent公司的整个技术支持策略。
我们的承诺
我们的承诺意味着Agilent测试和测量设
备将符合其广告宣传的性能和功能。在您选
择新设备时,我们将向您提供产品信息,包
括切合实际的性能指标和
经验
班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验
丰富的测试工
程师的实用建议。在您使用Agilent设备时,
我们可以验证设备的正常工作,帮助产品投
入生产,以及按要求对一些特别的功能免费
提供基本的测量协助。此外,还提供一些自
助软件。
用户至上
用户至上意味着Agilent公司将提供大量
附加的专门测试和测量服务。您可以根据自
己的独特技术和商务需要来获得这些服务。
通过与我们联系取得有关校准、有偿升级、
超过保修期的维修、现场讲解和
培训
焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载
、设计
和系统组建、工程计划管理和其它专业服务,
使用户能有效地解决问题并取得竞争优势。
经验丰富的Agilent工程技术人员能帮助您最
大限度地提高生产率,使您在Agilent仪器和
系统上的投资有最佳回报,并在产品寿命期
内得到可靠的测量精度。
您可以通过 Internet、电话或传真,
获得与所有测试测量需求有关的协助。
在线帮助:
www.agilent.com/find/assist
热线电话:800-810-0189
Email: tm_asia@agilent.com
本文中的产品规范和说明如有变更,
恕不另行通告。
©Agilent Technologies, Inc. 2004
5967-6038CHCN
2004年 12月 印于北京
安捷伦科技有限公司总部
地址: 北京市朝阳区建国路乙118号
招商局中心 4号楼京汇大厦 16层
电话: 800-810-0189
(010) 65647888
传真: (010) 65647666
邮编: 100022
上海分公司
地址:上海西藏中路 268号
来福士广场办公楼 7层
电话: (021) 33114888
传真: (021) 63403000
邮编: 200001
广州分公司
地址:广州市天河北路 233号
中信广场 66层 07-08室
电话: (020) 86685500
传真: (020) 86695074
邮编: 510613
成都分公司
地址:成都市下南大街 2号
天府绿洲大厦 0908-0912室
电话: (028) 86165500
传真: (028) 86165501
邮编: 610012
深圳办事处
地址:深圳市深南东路 5002号
信兴广场地王商业中心
4912-4915室
电话: (0755) 82465500
传真: (0755) 82460880
邮编: 518008
西安办事处
地址: 西安市科技二路68号
西安软件园 A106室
电话: (029) 87669811
(029) 87669812
传真: (029) 87668710
邮编: 710075
安捷伦科技香港有限公司
地址:香港太古城英皇道 1111号
太古城中心 1座 24楼
电话: (852) 31977777
传真: (852) 25069256