- 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，測試精度高于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、脈沖等，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
頻率和周期互為倒數，所以在頻率計的測試中，頻率和周期的誤差計算方法是一樣的。從測試誤差的產生來說主要有兩類，一類是隨機誤差，一類是系統誤差。隨機誤差主要由于如噪聲或者一些隨機因素產生的誤差，很難消除。系統誤差主要是由于測試方法、儀表設置或者儀表性能引起的誤差。不同的設備制造商都有自己的關于誤差的計算方法，大同小異，本文論述泰克FCA3000系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 時基經過校準后為 1.7 ppm
l 信號比較純凈，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
計算系統誤差,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
從計算的結果中我們可以看出，誤差的來源主要是系統誤差，而時基穩定度的提升可以大大提高測試精度。在計算中我們沒有用到頻率分辨率這個指標，因為測試時間的設置就決定了頻率計的頻率分辨率。在測試中我們假設被測信號是100MHz，如果是頻率很低的信號，比如幾十赫茲，那么頻率分辨率會大大影響測試精度。
