Файл: Найдеров, В. З. Специальные радиотехнические измерения.pdf

а полная абсолютная погрешность — выражением

способа ограничены. Например, чтобы измерить частоту 10 Гц с погрешностью не более 0,001%, длительность импульса временных

Таким образом, диапазон измеряемых частот с помощью рас­ смотренного метода ограничен снизу временем измерения. Можно,

конечно, умножить измеряемую низкую частоту (например, в 10 пли 100 раз) и соответственно сократить время измерения. Однако

более приемлемым является другой путь: переход от измерения частоты низкочастотных напряжений к измерению их периода. Из­

мерение периода принципиально не отличается от измерения интер­ валов времени, как это показано в § 4.2.

Обычно в одном приборе совмещаются функции измерителя частоты и измерителя периодов. Для повышения точности измере­

ния периода в генераторе калиброванных интервалов времени на­ ряду с делителями частоты кварцевого генератора применяются

умножители. Сверху диапазон измеряемых частот ограничен быст­ родействием счетчика. Обычно / X м а к с —50 МГц.

Современные цифровые частотомеры, помимо измерения часто­

74

2)использование в качестве счетчика импульсов с ручным и автоматическим сбросом показаний;

3)использование в качестве источника колебаний стабильных частот, для чего на специальные гнезда выводятся напряжения ос­ новной частоты кварцевого генератора, а также напряжения с вы­ ходов делителей и умножителей частоты кварцевого генератора;

4)применение в качестве делителя частоты внешнего сигнала, для чего на переднюю панель выводятся гнезда входа и выхода делителя частоты, имеющегося в генераторе калиброванных ин­

тервалов времени.

сформированные в результате деления частоты кварцевого гене­ ратора, заполняются импульсами, которые также формируются из колебаний кварцевого генератора после умножения его частоты в

цифровых приборов для измерения частоты, периода и отношения частот относятся: диапазоны измеряемых частот, периодов и вре­ менных интервалов, погрешности измерения этих величин, быстро­ действие (время счета), чувствительность, входное сопротивление и входная емкость.

Примером современного цифрового измерителя частоты и пе­ риода является прибор 43-24, имеющий следующие основные ха­ рактеристики:

— диапазон измеряемых частот 10 Гц—50 МГц;

75

биений, фиксируемых индикатором. Индикатор может быть тональ­ ным (телефоны) или визуальным (индикаторная электронная лам­ па, стрелочный прибор, осциллограф). После получения нулевых биений по шкале гетеродина определяют его частоту, и, следова­ тельно, / х, так как при нулевых биениях /* —/ г. Погрешность из­ мерения частоты таким простейшим прибором зависит от точности образцовой меры, т. е. от стабильности частоты и постоянства гра­ дуировки гетеродина, а также от точности фиксации нулевых бие­ ний.

Так как создание высокостабильных генераторов, перестраи­ ваемых в широком диапазоне частот, связано с большими труднос­ тями, в схему измерителя вводят образцовый кварцевый генератор. Генератор создает спектр фиксированных частот (гармоник). С помощью образцового генератора проверяется и корректируется градуировка шкалы гетеродина перед измерением. Для расшире­ ния диапазона измеряемых частот используется не только основная частота гетеродина, но и ряд ее гармоник. При использовании гар­ моник во избежание грубых ошибок нужно знать примерное зна­ чение частоты / х. Структурная схема гетеродинного измерителя частоты с кварцевым калибратором приведена на рис. 5.7.

Перед измерением переключатель П устанавливается в поло­ жение «К» (коррекция). При этом к смесителю подводятся коле­ бания гетеродина и колебания кварцевого генератора. Отсчетный лимб гетеродина устанавливают в положение, которое соответст*

76

вует ближайшей к измеряемой частоте / х «.кварцевой повероч­ ной точке». Индикатор фиксирует наличие биений, которые с по­ мощью плавного изменения в небольших пределах частоты гете­ родина доводятся до нуле­ вых. После коррекции гра­ дуировки гетеродина можно приступать к измерению / х.

дина. Гетеродин подстраивают на частоту, при которой получаются кулевые биения, и производят отсчет в делениях его лимба, нахо­ дя затем точное значение частоты / х по градуировочной таблице, прилагаемой к измерителю.

На рис. 5.8 иллюстрируется получение широкого диапазона час­ тот гетеродина (125 кГц—20 МГц) за счет использования гармо-

Рис. 5.8.

кик в измерителе частоты 44-1. Гетеродин вырабатывает колеба­ ния в двух поддиапазонах частот основной гармоники: 125—250 кГц и 2—4 МГц, т. е. в каждом из поддиапазонов коэффициент

77

перекрытия равен 2. Если измеряемая частота / х лежит внутри одного из указанных поддиапазонов гетеродина, то она сравнива­ ется при помощи нулевых биений с основной частотой гетеродина. В случаях, когда частота / лежит вне поддиапазонов основной гармоники гетеродина, то она сравнивается с его высшими гармо­ никами: при / х =250—2000 кГц используются 2, 4 или 8-я гармо­ ники первого поддиапазона частот гетеродина; при / х = 4 —20МГц ьспользуются 2, 4 или 5-я гармоники второго поддиапазона гете­ родина.

Подобные измерители применяются на частотах от десятков килогерц до десятков (иногда сотен) мегагерц. На более высоких частотах в схему частотомера вводятся дополнительные генерато­ ры, смесители и устройства для увеличения амплитуд высших гар­ моник. Эти меры позволяют расширить диапазон измеряемых час­ тот до десятков гигагерц.

Недостатками гетеродинных частотомеров являются относитель­ ная сложность процесса измерения и необходимость знать пример­ ное значение измеряемой частоты. Погрешность измерения гетеро­ динным методом определяется погрешностями кварцевого генера­ тора и гетеродина, неточностью градуировки шкалы гетеродина и неточностью фиксации нулевых биений. Относительная погреш­ ность измерения для различных приборов лежит в пределах от

5 -ІО“4 до 5 -ІО"6.

Согласно ГОСТ 9771-61 предусмотрены три класса точности ге теродинных частотомеров, характеризуемые основной относитель­ ной погрешностью: I класс — 5-К Г 6; II класс — 5 -10-5; III класс

— 5 -ІО"4.

Примерами гетеродинных частотомеров являются:

— в диапазоне ВЧ прибор 44-1 (диапазон частот 125 кГц—

20 МГц; относительная погрешность не более 4 -ІО-4);

— в диапазоне СВЧ прибор 44-5 (диапазон частот 2,5—18 ГГц;

Разность частот соседних гармоник выбирается меньшей или рав­ ной максимальной частоте пересчета электронного счетчика. С по-

78