Измерение частоты. 
Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах

Основные определения

Частотой называют физическую величину, равную числу идентичных событий в единицу времени. За единицу частоты — герц — принята такая частота, при которой совершается одно событие в секунду. Как для периодических (гармонических), так и для квазигармонических процессов частота является усредненной характеристикой за время наблюдения.

Характерным примером периодического процесса может служить синусоидальный сигнал с амплитудой U и частотой /.

где t — время.

Произведение 2л/ в (8.1) называют круговой частотой и обозначают греческой буквой со.

Формула (8.1) описывает бесконечный колебательный процесс, у которого ни амплитуда, ни частота не меняется во времени. Реальные процессы конечны (есть моменты начала и окончания), поэтому у них и амплитуда, и частота зависят от времени.

Колебания, описываемые формулой (8.2), называются модулированными. Если изменяется только амплитуда, то их называют амплитудно-модулированными, если изменяется только частота, то — частотно-модулированными. Возможен еще один вид модуляции — фазовый, при которой меняется фаза гармонического процесса ф.

Закон изменения частоты во времени может быть различным, в том числе и случайным, что приводит к понятию нестабильности частоты. Различают кратковременную и долговременную нестабильность. Под долговременной нестабильностью частоты понимают разность двух усредненных значений частоты в начале и конце времени наблюдения. Например, нестабильность генераторов в СВЧ-диапазоне определяется за время 15 мин.

Измерение частоты может выполняться двумя методами. Первый метод заключается в определении числа событий, происходящих за интервал времени наблюдения, с последующим его делением на величину этого интервала (метод прямого счета). Второй метод состоит в сравнении частоты периодического процесса с частотой, воспроизводимой мерой.

Особенности измерения СВЧ связаны, во-первых, с техническими трудностями реализации метода прямого счета, используемого в электронно-счетных частотомерах до частоты 1 ГГц. Во-вторых, для практических задач требуются достижения очень малых относительных погрешностей. Например, погрешность 1% на частоте 10 ГГц соответствует полосе частот, в которой может разместиться до десятка телевизионных каналов, что при контроле частоты телевизионного передатчика недопустимо. Поэтому здесь необходимо уменьшать погрешности измерения частоты до 10 ⁷.

На практике при измерении СВЧ применяют частотомеры двух типов: резонансные и электронно-счетные.