隨著技術(shù)的不斷發(fā)展。頻率計(jì)的原理和結(jié)構(gòu)也不斷改進(jìn)。數(shù)字頻率計(jì)已成為目前應(yīng)用的主流。它具有讀數(shù)直觀、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。由于頻率和周期是相互倒數(shù)的關(guān)系，所以只要軟件支持，頻率計(jì)就可以既顯示頻率也顯示周期。習(xí)慣上，大家對(duì)于較高的頻率偏好使用“MHz、kHz、Hz”等頻率單位，對(duì)于很低的頻率偏好使用“s(秒)、ms(毫秒)”等周期單位。

一、頻率計(jì)的實(shí)用意義

頻率計(jì)可以用來(lái)測(cè)量無(wú)線電電波載波頻率和振蕩器的振蕩頻率，為調(diào)校和監(jiān)視帶來(lái)方便。借助頻率計(jì)，我們可以測(cè)量常見(jiàn)的晶體振蕩器的工作頻率并可以加以校正，使實(shí)際誤差Z小。晶體振蕩器廣泛應(yīng)用于各種無(wú)線電電路、時(shí)間頻標(biāo)電路、單片機(jī)電路。在無(wú)線電收發(fā)信機(jī)中，應(yīng)用Z多的頻率合成器的基礎(chǔ)參考頻率就是通過(guò)晶體振蕩器獲得的，通過(guò)修正晶體振蕩器的頻率就能校準(zhǔn)無(wú)線電收發(fā)信機(jī)的工作頻率。

以對(duì)講機(jī)和短波電臺(tái)為例，目前主流的電臺(tái)對(duì)講機(jī)都通過(guò)頻率合成器獲得載波頻率，對(duì)于常用的25kHz間隔、16KOF3EN制的FM調(diào)頻對(duì)講機(jī)信號(hào)，如果接收機(jī)和發(fā)射機(jī)頻率的相對(duì)誤差超過(guò)2000Hz，就會(huì)造成對(duì)講機(jī)通信品質(zhì)和通信距離的明顯下降。而對(duì)于在短波通信中常用的J3E調(diào)制的SSB語(yǔ)音信號(hào)，如果接收機(jī)與發(fā)射機(jī)頻率的相對(duì)誤差超過(guò)200Hz，語(yǔ)音就會(huì)出現(xiàn)明顯的變調(diào)。對(duì)講機(jī)和電臺(tái)由于元器件老化和振動(dòng)很容易引起頻率偏差，所以對(duì)講機(jī)和電臺(tái)的載頻誤差需要定期檢測(cè)、及時(shí)校正，這也是國(guó)家無(wú)線電管理局對(duì)發(fā)射設(shè)備檢測(cè)的必查指標(biāo)之一。

利用頻率計(jì)檢查電路中時(shí)鐘晶體是否正常工作，可以很容易地發(fā)現(xiàn)停振和頻率嚴(yán)重偏差的異常情況。在實(shí)際維修應(yīng)用中，即使是非無(wú)線電收發(fā)信線路，也需要用頻率計(jì)確認(rèn)一些測(cè)試點(diǎn)的振蕩頻率狀況。

頻率計(jì)通過(guò)一個(gè)振蕩電路能檢測(cè)石英晶體的品質(zhì)(穩(wěn)定性)和性能(諧振頻率)，有的多功能頻率計(jì)將振蕩電路集成在儀器內(nèi)部，用戶只需要插上石英晶體就能知道晶體的諧振頻率。對(duì)于有能力打磨石英晶體、修改晶體諧振頻率的朋友，通過(guò)頻率計(jì)可以監(jiān)測(cè)石英晶體打磨后實(shí)際諧振頻率的變化。

頻率計(jì)可以監(jiān)視信號(hào)源的輸出頻率。對(duì)于愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，目前科研單位主流的數(shù)字化數(shù)顯頻率合成信號(hào)發(fā)生器價(jià)格過(guò)于昂貴，通常預(yù)算不多的愛(ài)好者都會(huì)考慮選用老式的LC振蕩器的簡(jiǎn)易信號(hào)源但這類信號(hào)源沒(méi)有數(shù)字頻率直接顯示功能，刻度也不是十分精確，實(shí)際使用中誤差比較大。如果這類信號(hào)源配合頻率計(jì)使用，就可以將頻率計(jì)作為信號(hào)源實(shí)際輸出頻率的顯示器，那比信號(hào)源度盤指示機(jī)構(gòu)要準(zhǔn)確得多。

有些儀器附帶有頻率計(jì)功能，如示波器、頻譜儀，甚至一些多功能的萬(wàn)用表也具備頻率計(jì)功能，但從綜合性能上看，都不能完全取代專業(yè)頻率計(jì)。示波器是顯示信號(hào)波形的儀器，部分?jǐn)?shù)字示波器具有頻率計(jì)的功能，但測(cè)量精度和速度往往不能與專業(yè)頻率計(jì)媲美。而且，在價(jià)格上同檔次的示波器要比頻率計(jì)貴不少，所以用示波器替代頻率計(jì)并不可行。

頻譜儀不但可以顯示信號(hào)頻率信息，還可以顯示信號(hào)幅度信息，但通常頻譜儀的頻率顯示精度不高，并不適合精確的單純頻率的計(jì)數(shù)測(cè)量，而且頻譜儀的價(jià)格要比頻率計(jì)貴得多。一些萬(wàn)用表的頻率測(cè)量功能基本屬于初級(jí)水平，顯示的位數(shù)本身就不夠多，測(cè)量頻率也不夠高，實(shí)用意義有限。

二、頻率計(jì)的基本原理

數(shù)字頻率計(jì)通過(guò)計(jì)數(shù)器在單位采樣時(shí)間內(nèi)對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后折算成頻率數(shù)據(jù)，這是頻率計(jì)的基本原理，所以頻率計(jì)也被稱為頻率計(jì)數(shù)器。實(shí)際上，頻率計(jì)對(duì)于頻率很低的信號(hào)采用測(cè)量周期的方法，對(duì)于數(shù)百兆、上千兆的頻率較高的信號(hào)一般采用先分頻再測(cè)量的方法。分頻電路將較高頻率的信號(hào)等比轉(zhuǎn)換成較低頻率的脈)中，再送至4頻率計(jì)的計(jì)數(shù)器電路中進(jìn)行計(jì)數(shù)，Z后將得到的頻率數(shù)據(jù)乘以原先的分頻比，即得到實(shí)際測(cè)量的頻率。很多中頻率計(jì)都有1～3GHz選件，以擴(kuò)展頻率計(jì)的測(cè)量范圍。實(shí)際在硬件電路上主要就是增加一個(gè)分頻器。

頻率計(jì)的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確性是標(biāo)志頻率計(jì)性能的兩大重要指標(biāo)。頻率計(jì)的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確性主要取決于自身的基準(zhǔn)參考頻率，該頻率同樣是由晶體振蕩器產(chǎn)生的。大家都知道普通晶體振蕩器中的石英晶體諧振頻率會(huì)根據(jù)溫度的變化發(fā)生微小的變化，不同品質(zhì)的石英晶體的這種變化幅度是不同的，但不能完全避免。晶體這種微小的變化在很多消費(fèi)類電子產(chǎn)品的電子線路中可以忽略不計(jì)，但作為高精度的頻率計(jì)基準(zhǔn)參考源則不可忽略。

為了提高頻率計(jì)基準(zhǔn)參考源的穩(wěn)定度，一方面應(yīng)采用穩(wěn)定性好的高品質(zhì)石英晶體，另一方面在晶體環(huán)境溫度上下功夫。TCXO溫度補(bǔ)償特性晶體通過(guò)附加溫度補(bǔ)償電路，削減環(huán)境溫度變化對(duì)石英晶體振蕩器振蕩頻率產(chǎn)生變化的影響。一般中檔的頻率計(jì)都會(huì)至少考慮使用TCXO晶體振蕩器作為基準(zhǔn)。更的OCXO恒溫控制式晶體振蕩器通過(guò)附加恒溫槽，使晶體振蕩器或石英晶體周圍的溫度保持相對(duì)恒定，這樣可以將環(huán)境溫度變化對(duì)石英晶體振蕩器振蕩頻率產(chǎn)生變化的影響降到Zdi。

此外，有的高端頻率計(jì)還采用銫鐘和銣鐘，提供更的穩(wěn)定度，這些頻率計(jì)多是ding級(jí)頻率計(jì)。不同檔次的TCXO振蕩器性能不同，價(jià)格也相差很多，所以并不是說(shuō)采用TCXO的頻率計(jì)都一定上檔次。一塊普通石英晶體價(jià)格可以不到1元，一個(gè)TCXO振蕩器少則十幾元，好一點(diǎn)的都要幾十元、上百元，因此在一些廉價(jià)頻率計(jì)里，制造者另辟蹊徑，在普通的石英晶體外圍使用PTC等發(fā)熱材料構(gòu)成原始的溫度補(bǔ)償匣定裝置。以較低的成本提高晶體的穩(wěn)定性，這也被一些廠家稱為“采用恒溫裝置”，雖然此舉原理相同，但很難與專業(yè)高性能TCXO/OCXO媲美。

頻率計(jì)除了高穩(wěn)定性外，自身的準(zhǔn)確性也很重要。自己都不準(zhǔn)確的頻率計(jì)去測(cè)量其他設(shè)備根本沒(méi)有意義。頻率計(jì)準(zhǔn)不準(zhǔn)是以國(guó)家基準(zhǔn)參考頻率為準(zhǔn)則來(lái)判斷的，頻率計(jì)的校準(zhǔn)需要到當(dāng)?shù)氐挠?jì)量院，那里有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的頻率基準(zhǔn)。這就是標(biāo)準(zhǔn)儀器需要定期計(jì)量的原因。個(gè)人用戶可以對(duì)比信得過(guò)的頻率計(jì)或者信號(hào)源來(lái)校準(zhǔn)自己的頻率計(jì)。

頻率計(jì)的性能除了穩(wěn)定性，還體現(xiàn)在分辨率和測(cè)量速度上。頻率計(jì)的分辨率一般以頻率計(jì)測(cè)量時(shí)顯示位數(shù)表示，位數(shù)越高，分辨率越高。常見(jiàn)的頻率計(jì)初級(jí)產(chǎn)品在8位以下，中檔產(chǎn)品在9～10位，科研級(jí)高端產(chǎn)品可以達(dá)到12位。有的頻率計(jì)可以通過(guò)算法提升顯示位數(shù)，但這將影響測(cè)量速度。

市場(chǎng)上出售的有一類“等精度頻率計(jì)”，所謂“等精度”是指測(cè)量原理等精度測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是可以解決待測(cè)信號(hào)的脈沖周期不完整的問(wèn)題，使得測(cè)量誤差主要與頻率計(jì)自身基準(zhǔn)參考頻率相關(guān)，達(dá)到精度恒定的效果。等精度頻率計(jì)在測(cè)量機(jī)制上優(yōu)于傳統(tǒng)單位時(shí)間計(jì)數(shù)法的頻率計(jì)。