[發明專利]頻率測量裝置和電子設備

有效

• 申請號: 201110249525.5
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102401857A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 轟原正義
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: G01R23/10
• 分類號: G01R23/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 雒運樸

技術領域

本發明涉及頻率的測量，特別地，本發明涉及能夠檢測微小的頻率變化的頻率測量裝置。

背景技術

對于頻率測量的方式，已知的有：對在已確定的選通時間(gate?time)內通過的脈沖進行計數的直接計數方式(例如，參照專利文獻1)、準確地測量脈沖周期并根據其時間的倒數來求出頻率的倒數方式(例如，參照專利文獻2)、以及通過獲得Δ∑調制信號來求出頻率的方式(例如，參照專利文獻3)。盡管上述直接計數方式能夠由較小規模的電路來實現，但是為了提高頻率分辨率而需要取較長的選通時間(例如，為了獲得0.1Hz的分辨率而需要的選通時間是10秒)。盡管倒數方式能夠克服該缺陷，但是用于準確測量脈沖間隔的電路與直接計數的形式相比變為大規模的。在通過獲得Δ∑調制信號來求出頻率的方式中，在確保動態范圍時存在限制，在測量精度間存在著折中(trade?off)。另外，盡管能夠通過獲得高階的Δ∑調制信號或采用PLL等來改善測量精度，但是存在著需要另外的模擬電路且電路面積變大的問題。

作為替代上述方式的新方式，申請人提出了基于短選通時間計數方式(也被稱為短選通計數方式、短選通方式)的頻率測量裝置(參照專利文獻4)。在該短選通計數方式中，其被構成為：并不在給定的較短選通時間中中斷而重復進行被測信號的計數(取樣)，從所獲得的計數值的串中除掉高頻成分(進行濾波)。由此，與上述現有的方式相比，能夠大幅地改善時間分辨率和頻率分辨率。由于該方式的頻率測量裝置由計數電路和小規模的運算電路構成，其具有能夠抑制電路規模的增大并容易地實現多信道化的優點。另外，其具有以下特征：選通時間越短，換句話說，取樣頻率越高，則越能夠同時地提高動態范圍和分辨率。

當采用上述的短選通計數方式時，在一定的條件下會產生模式(pattern)噪聲。在根據被測頻率(被測信號的頻率)與取樣頻率(選通信號的頻率)的比而求出的動作點參數接近于單純的有利數值的情況下，該模式噪聲變大。因此，申請人進一步地提出了一種通過基于動作點參數與噪聲電平的分布特性來選擇被測頻率和取樣頻率，從而降低模式噪聲的電平的方法(參照專利文獻5)。

專利文獻1：日本特開2001-119291號公報

專利文獻2：日本特開平5-172861號公報

專利文獻3：美國專利第7230458號

專利文獻4：日本特開2009-250807號公報

專利文獻5：日本特開2010-085286號公報

但是，在上述現有的方法中，存在著在被測頻率的變化量較大的情況下無法降低模式噪聲的電平的狀況。

發明內容

因此，本發明的一種方式的目的在于提供一種頻率測量裝置，即使在被測頻率發生了較大變化的情況下，也避免了由于模式噪聲所造成的影響等。

為了解決所涉及的課題，本發明的一個方式的頻率測量裝置是一種即使在分頻比或倍頻比動態地發生了變更的情況下也能夠連續測量被測信號的頻率的頻率測量裝置，具備：基準信號源，用于生成基準信號；分頻倍頻部，用于生成以所述分頻比或倍頻比對所述基準信號進行分頻或倍頻后的分頻倍頻基準信號；第一計數部，用于輸出對在基于所述分頻倍頻基準信號所決定的給定期間中所觀測的所述被測信號的上升沿和/或下降沿進行計數后的第一計數值；第一低通濾波器，用于去除所述第一計數值中所包含的高頻成分；系數導出部，用于基于所述分頻比或倍頻比來導出換算系數；以及換算部，用于將所述第一低通濾波器的輸出值與所述換算系數或所述換算系數的倒數相乘。

根據上述構成的頻率測量裝置，由于具備系數導出部和換算部，所以能夠適當地修正由于基準信號的分頻比或倍頻比動態地發生了變更而可能產生的對輸出信號的過渡響應，可以連續地測量被測信號的頻率。

另外，通過構成一種頻率測量裝置，其避免了分頻倍頻基準信號的頻率與被測信號的頻率的組合成為模式噪聲變大的組合，可以避免模式噪聲對輸出信號的影響。

此外，優選構成為：所述系數導出部具備：第二計數部，用于輸出對在基于所述分頻倍頻基準信號所決定的給定期間中所包含的所述基準信號的上升沿和/或下降沿進行計數后的第二計數值；以及第二低通濾波器，用于去除所述第二計數值中所包含的高頻成分并作為所述換算系數輸出，所述換算部將所述第一低通濾波器的輸出值與所述換算系數的倒數相乘。

根據上述構成，可以通過較為簡單的電路來構成系數導出部和換算部。