第四章调制域测量的原理及应用

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。

图4.43一个频率跳变信号的三维波形FVT调制域频域时域图4.44锁相环中的频率阶跃响应tf0f2f14.2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：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：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）显示期（关门，停止计数）测量期（开门，计数）图4.6电子计数器的工作流程图“死区”时间,不能连续不断地进行测频“ZeroDeadTimeCounter”(无死区时间计数器,简称ZDT计数器)

图4.45ZDT计数原理框图过零点处理时基发生器事件计数器时间计数器存储和预处理被测信号(e

)(a)(b

)(c)图4.46ZDT计数器工作原理波形图(d

)tttttue

T0

T2

T1

ud

ud

ub

ua

f1

f2

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(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。

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）

HP5372AFrequencyandTimeIntetvalAnalyzerTvar:FrequencyACenter:100.0004MHzPk-Pk:428.8kHz01Jan200321:39:28Rate:12.822876kHz100.25kHz/divMeas#110099.75MHzMHz258.2500μs图4.47调频信号显示0S.°2.信号抖动测试（例：时钟脉冲抖动则会左右偏移）图4.48时间抖动测量HP5372AFrequencyandTimeIntetvalAnalyzerTvar:FrequencyAPk-Pk:428.8kHzCenter:25.9ns30Apr199113:31:39Rate:75.975kHz-20.0ns#80.0ns#166.0000nsMeas#10s3.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（singleshot）分辨力直接测量高达500MHz的信号（用下变频或预定标的方HP5372AFrequencyandTimeIntetvalAnalyzerFFT:TimeDevA·Mkrx:122.1353kHzy:-70.10dB-20.00dB-20.00dB/div-120.00dB30Apr200113:31:39y:-100.63dB/HzCarr:1.5441MHz43.9740kHz142.9240kHz753.9Hz/bin图4.49信