книги / Электрорадиоизмерения

Подобную схему имеет гетеродинный частотомер промыш­ ленного типа 44-1, получивший широкое распространение.

Упрощенная принципиальная схема этого частотомера изображена на рис. 9-17, а его лицевая панель управле­ ния — на рис. 9-18.

Плавный гетеродин частотомера, собранный на лампе ЛХ9 имеет два диапазона основной частоты — первый 125— 250 кГц и второй 2—4 МГц. Переход от одного диапазона к другому осуществляется переключателем ПХ9 переклю­ чающим катушки индуктивности Lx и L2.

Исследуемый генератор

Настройка контура гетеродина осуществляется пере­ менным конденсатором Сх. Точность установки частоты повышается благодаря большому числу делений шкалы конденсатора (5000 делений). Конденсатор С10 компенсирует изменения частоты генератора при изменении температуры.

Использование высших гармоник гетеродина позволяет

гармоники. Например, если основная частота гетеродина, т. е. его 1-я гармоника, равна 125 кГц, то его 2-я гармоника равна 250 кГц, 4-я — 500 кГц и 8-я — 1000 кГц.

При плавном изменении основной частоты до 126 кГц

кроет диапазон частот от 125 до 250 кГц, то 2-я перекроет

Коррекция

от 250 до 500 кГц, 4-я — от 500 до 1000 кГц и 8-я от 1000 до 2000 кГц. Подобным же образом перекрывается второй диапазон гетеродина от 2 до 20 МГц при включении дру­ гой катушки индуктивности.

Рис. 9-18. Лицевая панель управления прибором 44-1.

Кварцевый генератор частотомера выполнен на правой половине двойного триода Л2. Колебательный контур генератора образуют индуктивность катушки L3l эквива­ лентная индуктивности Ьэ кварца, и межэлектрод^ая емкость анод — сетка. С помощью подстроечного конден­ сатора С7 производится точная настройка генератора на частоту 1 МГц при его калибровке по стандарту частой.

Конденсатор Сп компенсирует отклонения частоты кон­ тура с изменением температуры.

Кварцевый генератор с глубокой положительной обрат­ ной связью, кроме основной частоты 1 МГц, дает большое количество гармоник, используемых как образцовые ча­ стоты при проверке градуировки частотомера.

Проверка градуировки гетеродина частотомера произ­ водится методом нулевых биений по гармоникам кварце­ вого генератора. Например, на основной частоте плавного гетеродина 200 кГц нулевые биения получаются между его 5-й гармоникой и 1-й гармоникой кварцевого генератора.

Смеситель, собранный на левой половине двойного триода Л2, связан при помощи конденсаторов С4, С5 и Св с каждым из трех источников возбуждения: исследуемым источником колебаний, плавным гетеродином и кварце­ вым генератором.

Колебания исследуемого генератора или радиопередат­ чика подаются на управляющую сетку смесителя от спе­ циального гнезда А частотомера. На это же гнездо посту­ пают колебания плавного гетеродина и кварцевого генера­ тора в случае использования частотомера для проверки градуировки радиоприемника.

Регулировка уровня исследуемого сигнала на входе смесителя осуществляется при помощи резистора R3 (Вход ВЧ). В зависимости от положения переключателя Я2 на вход смесителя одновременно могут быть поданы только две какие-либо частоты.

При левом положении переключателя Я2 Гетеродин

(рис. 9-17) на вход смесителя подается частота плавного гетеродина и источника колебаний измеряемой частоты.

При среднем положении переключателя Проверка

к смесителю вместе с частотой плавного гетеродина под­ водится для проверки его градуировки частота кварцевого генератора. Подстройка плавного гетеродина осуществля­ ется при помощи конденсатора С2 Коррекция.

При правом положении переключателя Кварц прибор используется как кварцевый калибратор при проверке градуировки исследуемого источника колебаний высокой частоты или радиоприемника на частотах, совпадающих с гармониками кварцевого генератора. В первом случае на смеситель подается напряжение от проверяемого источ­ ника и гармоники кварцевого генератора, а во втором — приемник настраивается на гармоники кварцевого генера­ тора.

Усилитель низкой частоты частотомера, предназначен­ ный для усиления колебаний разностной частоты, выделяе­ мых смесителем, выполнен на пентоде Л3, работающем в триодном режиме. Ручная регулировка громкости осу­ ществляется при помощи потенциометра R7 Усиление.

Питание частотомера производится напряжением сети 110—127—220 В, частотой 50 Гц через выпрямитель или же от источника постоянного тока напряжением 120 и 6 В.

Основные технические характеристики частотомера 44-1 следую­ щие:

1. Диапазон измеряемых частот 125 кГц — 20 МГц (I — от 125 кГц до 2 МГц и II — от 2 до 20 МГц.).

2.Погрешность измерения частоты при нормальных условиях эксплуатации прибора не превышает на первом диапазоне 50 Гц и на втором 400 Гц.

3.Нестабильность кварцевого генератора при нормальных усло­ виях эксплуатации 10"Б.

4.Нестабильность частоты плавного гетеродина после предвари­ тельного прогрева не превышает за 5—7 мин на максимальной частоте

первого диапазона 8*10~5 и наибольшей частоте второго диапа­ зона 5*10"Б.

Отсчет частоты при измерениях производится по граду­ ировочной книге, которая является неотъемлемой частью прибора.

Вприложении 4 приводится образец одной из страниц градуировочной книги гетеродинного частотомера 44-1.

Колонки основных частот гетеродина и их используе­ мых гармоник в градуировочных книгах печатаются за­ ранее. Значения отсчета по лимбу конденсатора настройки плавного гетеродина вносятся в книгу каждого экземпляра прибора в процессе его заводской градуировки.

Влевом нижнем углу страницы указаны ближайшая кварцевая поверочная точка, используемая для проверки плавного гетеродина.

Вправом нижнем углу страницы приведены данные для нахождения поправок, т. е. для их перевода со значений отсчета в герцы и наоборот.

Рассмотрим пример пользования градуировочной кни­ гой прибора 44-1 (приложение 4) при проверке частоты 172 кГц исследуемого генератора.

В градуировочной книге прибора находим ожидаемую частоту 172 кГц, а в левом нижнем углу данной страницы — отсчет 18 541, соответствующий основной гармонике плав­ ного гетеродина 166,67 кГц. Установив отсчет 18541 по шкале гетеродина и поставив переключатель По в положе-

Ние Проверка, добиваемся с помощью корректора нулевых* биений. При этом одна из гармоник плавного гетеродина

(6) совпадает с одной из гармоник (1) кварцевого генератора. Затем устанавливаем переключатель /72 в положение Ге­ теродин и подводим напряжение от проверяемого генера­ тора. Изменяя настройку частотомера, добиваемся нуле­ вых биений частот fx и /г.

Пусть нулевые биения получились при отсчете по шкале гетеродина 2059, 6.

Такой отсчет на используемой в данном примере стра­ нице градуировочной книги не указывается, и поэтому берем ближний к нему отсчет (меньший) 2057,8, которому соответствует частота 172 100 Гц.

Затем вычисляем поправку в отсчете 2059,6 — 2057,8 =

=1,6, а также поправку по частоте 1,6 X 23,8 = 38,08 Гц. Следовательно, отсчету 2059,6 частотомера соответствует

его частота / = 172 100 Ч- 38 = 172 138 Гц.

При использовании градуировочной книги следует иметь в виду, что поправочные данные, помещенные в правом нижнем углу страницы, указаны для первой гармоники. Для других гармоник поправку надо брать соответственно больше. Например, для второй гармоники ее нужно увели­ чивать в 2 раза и т. д.

Следует иметь в виду, что в проверке градуировки гете­ родинным частотомером шкал радиопередатчиков (генера­ торов) и радиоприемников существует принципиальная разница. В первом случае используется метод нулевых биений, а во втором — метод резонанса. При проверке градуировки радиоприемника телефон подключается не к частотомеру, а на выход радиоприемника, высокая чув­ ствительность которого используется для расширения спектра применяемых гармоник частотомера или калибра­ тора. При этом радиоприемник, настраиваемый в резо­ нанс с соответствующей гармоникой частотомера, должен иметь второй гетеродин. В противном случае гетеродин частотомера должен быть промодулирован какой-либо зву­ ковой частотой.

9-9. ЦИФРОВЫЕ ЧАСТОТОМЕРЫ

В настоящее время цифровые измерители частоты и интервалов времени составляют наиболее многочисленную группу среди ЦИП. Они удобны в эксплуатации и отли­ чаются высокой точностью (погрешность около Ю'6 и

менее). Современные цифровые частотомеры выполняются на полупроводниковых приборах и интегральных схемах, что повысило их надежность по сравнению с первыми лам­ повыми образцами, уменьшило габариты и потребляемую мощность.

Цифровые частотомеры (часто называемые также элек­ тронно-счетными частотомерами) используют время-им-

пульсное преобразованиеуявляющееся раановидностью число­ импульсного метода (§ 1-8).

Г41-J

Р ис. 9-19. Структурная схема цифрового частотомера.

Обычно цифровые частотомеры выполняются как уни­ версальные приборы и позволяют помимо частоты изме­ рять период, временной интервал, длительность импульса, отношение частот, производить счет последовательности импульсов и самоконтроль, регистрировать результаты измерения на ленте цифропечатающей машины и произво­ дить дистанционные измерения.

Структурная схема цифрового частотомера. Принцип действия электронно-счетных частотомеров основан на под­ счете числа периодов измеряемой частоты за определенный промежуток времени.

Упрощенная структурная схема такого частотомера приведена на рис. 9-19.

Напряжение измеряемой частоты fx подается на форми­ рующее устройство, на выходе которого получаются одно­ полярные импульсы такой же частоты.

Эти импульсы поступают на электронный счетчик только в строго определенные интервалы времени, когда открыт временной селектор. Работой селектора, т. е. его отпира­ нием и запиранием, управляет прямоугольный импульс, сформированный управляющим устройством. Длительность этого импульса, а значит, и образцового временного интер­ вала стабилизирована кварцевым генератором. На выходе кварцевого генератора ставятся делители частоты, позволяю­ щие получить интервалы времени, кратные десяти.

Помимо образцовых временных интервалов управляю­ щее устройство обеспечивает определенную продолжи­ тельность времени отсчета результата измерения с после­ дующим сбросом показаний счетчика. Для увеличения времени отсчета управляющее устройство имеет специаль­ ную схему, при помощи которой управляющие импульсы не допускаются на селектор и он остается закрытым на время, в течение которого на цифровом табло прибора сохраняется полученный результат.

Поскольку измеряемая частота fx представляет собой

Время счета импульсов измеряемой частоты А/, обычно равное 0,001; 0,01; 0,1; 1 или 10 с, задается путем подклю­ чения к управляющему устройству соответствующего дели­

=1 000 000.

Таким образом, чем больше время счета At при неизмен­

ной частоте, тем больше показание счетчика, а значит, и точность измерения.

Погрешность измерения частоты электронно-счетным частотомером зависит от моментов поступления на счет­ чик первого и последнего импульса за время счета, что поясняется рис. 9-20. Эта погрешность дискретности может быть порядка ± 1 счета, и ее приходится учитывать при измерении сравнительно низких частот. Кроме того, на