[asdf 0]

Коллеги!

Все основные “фигуранты” темы уже выступили и, наверное, можно подвести некоторые итоги. Если не окончательные, то хотя бы промежуточные.

 

Чтобы больше не повторяться, говорю сразу, что все написанное ниже является выражением моего личного мнения и все с ним несогласные - могут не соглашаться :beer:.

 

1. Для начала хотелось бы сказать, что физическая теория не накладывает ограничений на принципиальную возможность измерения частоты сигнала за сколь угодно короткое время (до тех пор пока сохраняется само понятие - частота).

 

Ограничения накладываются на конкретные методы, реализующие эту возможность.

 

1.1 Так если измерение производится в некоторой квантовой системе, например с помощью радио или оптических квантов, то в такой системе накладывается ограничение на точность измерения энергии системы за конечное время – соотношение неопределенности Гейзенберга.

delta<E> * delta<t> >= h / (2 * Pi).

т.к. для кванта delta<E >= h * delta<f>

то получаем уже фигурировавшее в этом и других постах выражение

delta<f> * telta<t> >= 1 / (2 * Pi) - заменой линейной частоты на круговую F(или W)=2Pi * f

 

delta<F> * delta<t> >= 1

 

Но есть одна тонкость, сигнал протекающий по проводам в виде электронов является макроскопической, а не квантовой системой. Чтобы превратить его в квантовую, необходимо с ним проделать некоторые преобразования, например соответствующим образом - излучить и поглотить. Тогда в цепь измерения будут внесены соответствующие статистические неопределенности и такая система попадет под действие соотношения неопределенности.

 

1.2 Но нельзя сказать, что соотношения неопределенности не действует совсем.

Просто его действие в разных схемах измерения может проявлять опосредствовано, через необходимость выдерживания некоторых параметров или соотношений – например соотношения сигнал/шум и амплитуды самого сигнала больше некоторой величины.

 

Так, например, существует метод измерения частоты сигнала f0 через измерение его периода t0 заполнением этого периода частотой f1.

Для этого метода можно получить вполне очевидное соотношение связывающее частоту заполнения f1 с периодом измерения t0 и разрешающей способность (точностью) Df (delta=D - шрифт не поддерживает греческие символы).

 

f1 = (1 + Df * t0)/( Df * t0 ^2).

 

Так для случая который интересен для автора темы (а интересен ли уже вообще? :05: )

Df = 0.1Гц.

t0 =10^-7 сек – f0 = 10^7 Гц.

tи = 0.1сек. - время измерения.

Получаем частоту заполнения f1 = 10^15 Гц.

Не акцентируя внимания на возможности получения самой частоты, определим сопутствующие параметры сигнала.

Понятно, что джитеры, фронты и полосы пропуская элементов участвующих в измерении должны быть заведомо лучше этих 10^15 Гц.

Амплитуда шума в полосе 10^15 Гц и на нагрузке 50 Ом будет > 0.025 В.

Максимальное время измерения tи= 0.1сек.

За это время можно выполнить Nи = Dt * f0 = 10^6 измерений.

С учетом усреднения sqrt Nи = 1000, получаем необходимую амплитуду измеряемого сигнала > 2500 В.

 

2. С таких же позиций давайте рассмотрим методы, предлагавшиеся в процессе обсуждения.

 

2.1. Вернемся к измерению в квантовой системе.

Т.к. Df * tи >= 1 / 2Pi, то для случая автора темы Df >= 1.6 Гц.

Повысить точность, как ни странно можно, но для этого нужно определиться со следующим моментом – возможно ли корректное преобразование макроскопического сигнала в квантовую систему.

Если возможно – то ничто не мешает из сигнала сгенерировать N квантовых систем, произвести в них измерения и результат усреднить.

Тогда Df * tи >= 1 / (2Pi * sqrt N) - т.е. при N=256 - Df >= 0.1 Гц – что и требовалось автору.

Таким образом возможности повышения точности измерения частоты будут определяться

только количеством сгенерированных квантовых систем.

 

2.2. Метод рассматривавшийся в п.1.2. можно модифицировать, например, введя статистическую обработку.

Для этого генератор частоты заполнения f1 заменим линией задержки с некоторым количеством ответвлений и шагом задержки t2, на выходы ответвлений поставим счетчики, а на вход ЛЗ подадим измеряемый сигнал с частотой f0.

Далее производим подсчет приходящих на счетчики импульсов в течении времени измерения tи.

В процессе измерения определяем скорость перемещения максимума счета из одного ответвления ЛЗ на другое или, в общем случае, на n ответвлений.

Из всего этого следует очевидное соотношение:

 

t2 < tи * f0 / (n * f1)

 

Или, количественно, при заданных выше параметрах

 

t2 < 0.1 * 10^7 / (1 * 10^15 ) = 10^-9

т.е. шаг задержки менее 1нс

и амплитуда генератора с учетом необходимого соотношения с/ш порядка 5В.

Эти параметры уже вполне технически достижимы.

Конечно, для полной реализации метода необходимы дополнительные элементы – например для начальной настройки потребуется ЛЗ с изменяемой задержкой и т.д.

 

Если учесть что в настоящее время уже существуют перестраиваемые ЛЗ с шагом

10 псек. (например MC100EP196), то вполне достижимо измерение 10Мгц с точность 0.1Гц за время порядка 0.001 сек.

 

Кстати, этот метод аналогичен используемому в физике элементарных частиц методу определения массы резонансов (есть такие якобы частицы ) при времени их жизни <10^-23 сек.

 

2.3. Квадратурное преобразование. Я думаю, что Stanislav уже всех убедил в принципиальной возможности этого метода. Немного напрягают два момента.

Необходимая высокая линейность смесителей и, т.к. выходной сигнал пропорционален сумме Df + Косл * (2* f0 + Df), то необходим НЧ фильтр с частотой среза 10-20Гц и подавлением удвоенной частоты (20МГц) более чем на 166дБ.

 

2.4. Методы переноса частоты, разностные с умножением и т.д.

Трудности такие же как у квадратурного преобразования – линейность смесителей

+ некоторые усложнения, например за счет умножителей частоты и т.д.

 

2.5. Метод коинциденции так рекламируемый Fetronics-ом.

Честно говоря я не очень хорошо читаю по украински, чтобы оценить тонкости метода.

В поиске нашел несколько загадочную фразу :05: –

 

Коинциденция - мера интерференции, представляющая собой отношение фактической частота двойных кроссинговеров к теоретически ожидаемой при отсутствии интерференции.

 

Судя по представленным материалам метод работает, но хотелось бы оценить вероятность появления ошибочного измерения в зависимости от величины девиации или джиттера сигнала.

 

2.6. Почему то никто не вспомнил (или я пропустил?) возможность прямого измерения набега фазы сигнала относительно опорного.

 

Суть метода – за время измерительного интервала tи подсчитывается количество целых импульсов N0 измеряемой частоты f0 и вначале и в конце измерительного интервала

измеряем суммарный набег фазы, например, заполнением интервалов частотой f1.

 

Тогда потребная частота заполнения f1 определяется как f1 = f0 / (tи * Df).

 

Для условий автора темы f1 = 10^7/ (0.1 * 0.1) = 10^9 Гц.

 

Это можно реализовать с помощью ПЛИС и счетчиков, но более интересна реализация с помощью прецизионного измерителя интервалов типа TDC-GP1 фирмы ACAM с разрешающей способностью t1 = 125 псек.

 

Тогда время измерения будет tи = f0 * t1 / Df = 10^7 * 125*10^-12 / 0.1 = 0.0125 сек .

 

3. Самые стойкие, кому еще не надоело читать, наверное уже обратили внимание на то, что если не учитывать метод 1.1. то по сути самостоятельными являются только 2 метода

- различные модификации 1.2.,2.2.,2.6. – счетного метода и квадратурное преобразование – 2.3. Методы 2.4. и 2.5. являются комбинациями этих двух.

[E1962 0]

Для ASDF я давал ссылочку на книжку,там меряют набег

[Fetronics 0]

Для ASDF:

 

Приятно слышать умные речи и главное по ДЕЛУ.

Однако хочу сказать, что метод коинциденции есть вершиной иерархии цифровых измерителей, лучше в принципе быть не может (при равных иных условиях и "ухищрениях", типа статистики, многоканальности и т.п.), ведь все это возможно применить и для КОИНЦИДЕНЦИИ.

Принципиальным есть ОТСТУСТВИЕ МЕТОДИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ ЗАВИСЯЩЕЙ ОТ ВРЕМЕНИ ИЗМЕРЕНИЯ, так как, при коинциденции именно ОНА и определяет ЕГО.

Ведь даже на макете нам удалось получить результаты на которые не всякий Agilent или Tektronics способен, с его то Гигагерцами и Пикосекундами.

 

Относительно шумов и джиттера, то вопрос стоит так: есть ли для такого сигнала понятие "частота" , а если нет, то метод это и показывает, а классические измерители, могут показывать что угодно. Например:

Берем ЧМ генератор с индексом 2.405, например несущая 100МГц, тогда девиация 2,4 КГц , и смотрим:

-Осциллограф покажет, что есть колебания частоты, тоесть есть девиация, но измерить не может;

-Цифровой частотомер за время 1с покажет, что есть только несущая 100МГЦ с точностью до ед Гц.;

-Анализатор спектра покажет ,что несущей вобще нету, есть две мощных боковых и куча маленьких,

и все "измерители" претендуют на "частоту", не так ли?

По этому вопросу очень хорошо написал Финк "Сигналы, помехи ,ошибки".

Ну а боле детально и подробно - Это Теория Фазочастотных измерений и преобразований радиосигналов, на основе которой и получено ранжирование и объяснение работы приборов и их иерархию.

Поэтому, если есть проблемы, этого типа, МЫ сможем попытаться их решить.

Ждем ответа!

:santa2:

 

Совсем забыл, спасибо за определение КОИНЦИДЕНЦИИ.

Рекомендую более подробную информацию из книги Орнатского П.П.

 

 

:santa2:

Ornatskiy_P.P._Avt..Izmer.pdf

Изменено 15 апреля, 2008 пользователем Fetronics

[asdf 0]

Рекомендую более подробную информацию из книги Орнатского П.П.

 

Спасибо за рекомендацию, только что скачал из сети книгу Орнатского П.П.

[asdf 0]

Для ASDF я давал ссылочку на книжку,там меряют набег

Извините, недосмотрел, ссылку скачал, спасибо.

[Fetronics 0]

Всем привет, с прошедшими праздниками!

 

Так МЫ будем "СЫМАТЬ КИНО ИЛИ НЕТ", я так ответа и не услышал, Правы мы или нет, кто скажет что нибудь конкретное??

СПАСИБО заранее.

:santa2:

[GetSmart 0]

Вы что конкретно хотите? Какое ещё кино? Просто узнать правы или нет, или может вам ещё денег дать? :)

 

Просто некоторые писатели ранее здесь присутствовавшие молчат в тряпочку, а без их глупостей некого стало критиковать. И автор исчез в неизвестном направлении.

[Fetronics 0]

Всем привет, с прошедшими праздниками!

 

Так МЫ будем "СЫМАТЬ КИНО ИЛИ НЕТ", я так ответа и не услышал, Правы мы или нет, кто скажет что нибудь конкретное??

СПАСИБО заранее.

 

Дайте все таки ответ??? :santa2:

[Fetronics 0]

Au!

[Litvinenko Artem 0]

Au!

Прочитал я патент американский патент, (на основе которого Fetronics предлагает частотомер) метод интересный и действительно не имеет методической погрешности (похожий метод представил GM в ветке три частоты на АТмегу 128, только там на захваты все ориентировано)

Кстати по англицки coincidence это совпадение. Так что не надо людям морочить голову заумными названиями типа: "Сверхновый супер метод коинциденции частотно-фазового измерения (и понимания!) частоты".

А на счет определения Коинциденция - мера интерференции, представляющая собой отношение фактической частота двойных кроссинговеров к теоретически ожидаемой при отсутствии интерференции. даже не знаю что и ответить, но похоже это из другой оперы.

 

Кстати говоря о погрешности американского метода, нужно понимать, что импульсы от Zero crossing

detector (регистратора пересечения нуля) имеют конечную narrow (ширину).

 

Вот. Ваши мнения.

[Белый дед 0]

Если вернуться к первоначальной задаче, возможно самый простой способ ее решить - по разности длительности импульсов после делителей частоты.

В конце счета одним делителем запускаем быстрый генератор линейно изменяющегося напряжения, другим останавливаем.

Напряжение измеряем любым вольтметром.

В любой книжке по ядерной электронике подобные схемы измерения малых времен есть. Разрешение доли наносекунды - вполне реально.

[Litvinenko Artem 0]

Если вернуться к первоначальной задаче, возможно самый простой способ ее решить - по разности длительности импульсов после делителей частоты.

В конце счета одним делителем запускаем быстрый генератор линейно изменяющегося напряжения, другим останавливаем.

Напряжение измеряем любым вольтметром.

В любой книжке по ядерной электронике подобные схемы измерения малых времен есть. Разрешение доли наносекунды - вполне реально.

 

На словах хорошо, а реализация в железе? В любой книжке по ядерной электронике?

[rx3apf 0]

На словах хорошо, а реализация в железе? В любой книжке по ядерной электронике?

Фактически нужно измерять разность фаз в пределах одного периода опорного генератора ? За это время заряжаем конденсатор известной емкости через известное сопротивление, по окончанию заряда измеряем напряжение на конденсаторе. Теоретически все просто. А вот готовой реализацией вряд ли кто поделится даже при ее наличии. У меня готовой нет. Мысль вертится вокруг триггеров 74AC74, буферов 74AC125 и штатного 10-битного ADC микроконтроллера, думаю, что разрешение порядка 1 nS достижимо без особых усилий. Может быть, удобнее логику смастерить на программируемой матрице...

[E1962 0]

Прочитал я патент американский патент, (на основе которого Fetronics предлагает частотомер) метод интересный и действительно не имеет методической погрешности (похожий метод представил GM в ветке три частоты на АТмегу 128, только там на захваты все ориентировано)

 

Кстати говоря о погрешности американского метода, нужно понимать, что импульсы от Zero crossing

detector (регистратора пересечения нуля) имеют конечную narrow (ширину).

 

Вот. Ваши мнения.

Вы бы вкраце изложили этот метод. А то Ваше стремление получить мнение неизвестно о чем явно некорректно

Кстати говоря о погрешности американского метода, нужно понимать, что импульсы от Zero crossing

detector (регистратора пересечения нуля) имеют конечную narrow (ширину).

Вот вам и методическая погрешность.

 

Фактически нужно измерять разность фаз в пределах одного периода опорного генератора ? За это время заряжаем конденсатор известной емкости через известное сопротивление, по окончанию заряда измеряем напряжение на конденсаторе. Теоретически все просто. А вот готовой реализацией вряд ли кто поделится даже при ее наличии. У меня готовой нет. Мысль вертится вокруг триггеров 74AC74, буферов 74AC125 и штатного 10-битного ADC микроконтроллера, думаю, что разрешение порядка 1 nS достижимо без особых усилий. Может быть, удобнее логику смастерить на программируемой матрице...

Все, что вы говорите правильно, но при одном условии (нехорошем,очень нехорошем) - подобное измерение возможно при очень высокой стабильности частоты.И с вероятностью будут проблемы-надо накапливать результат.

[rx3apf 0]

Все, что вы говорите правильно, но при одном условии (нехорошем,очень нехорошем) - подобное измерение возможно при очень высокой стабильности частоты.

Ну, в пределах джиттера опорной и измеряемой, конечно. Однако если в серийных частотомерах с интерполятором 1E-9 достижимо, то не вижу принципиальных сложностей.

И с вероятностью будут проблемы-надо накапливать результат.

Если за субнанным разрешением не гнаться - должно бы хватить двух измерений, в начале и конце счетного интервала.