внутренним проводником служит подвижный стержень, один конец которого замкнут с внешним проводником, а второй конец свободен. Длину внутреннего проводника I изменяют при помощи калиброванного микрометрического ходового устройства (винта). При /кг Я/4, ЗЯ/4, 5 Я/4 и т. д., интенсивность полей, возбужденных в резонаторе колебаний, резко возрастаетимеет место резонанс. Шкала микрометрического винта градуируется в значениях частоты fx или длины волны Я; при более точных измерениях находят значение Я/2 по величине перемещения микрометрического винта между двумя смежными резонансными настройками. На частотах до 750 Мгц с целью уменьшения длины резонаторы иногда нагружают на одном или обоих концах переменным конденсатором, которым осуществляется резонансная настройка (рис. 18-50,6). В диапазоне сантиметровых волн применяются также частотомеры с объемными резонаторами в виде полых металлических цилиндров; настройка в резонанс производится изменением объема резонатора при помощи передвижного поршня.

В частотомерах с коаксиальными и объемными резонаторами исследуемые колебания, воспринятые антенной или подведенные по высокочастотному кабелю или волноводу, вводятся в колебательную систему при помощи петли связи / (рис. 18-50), реже - посредством зонда (штыря) или через щель; в некоторых приборах на входе включен аттенюатор поглощающего типа, позволяющий уменьшить мощность сигнала до уровня, необходимого при измерениях. Индикатором резонанса обычно служит диодный вольтметр, состоящий из кристаллического детектора Д, чувствительного магнитоэлектрического измерителя и петли связи 2. При приеме AM и особенно ЧМ колебаний чувствительность такого индикатора может оказаться недостаточной; поэтому в некоторых частотомерах предусматривается возможность включения усилителя между детектором и измерителем или используется внешний чувствительный индикатор (телефон, осциллограф, электронный вольтметр).

Резонансные частотомеры работают, используя энергию исследуемых колебаний, поэтому они непригодны для проверки градуировки радиоприемников.

Чувствительность резонансного частотомера характеризуется минимальной мощностью сигнала на его входе, необходимой для измерения частоты (т, е. для получения заметного отклонения стрелки индикатора резонанса); обычно она лежит в пределах 0,1-1 мет. Согласно ГОСТ 9772-61 резонансные частотомеры в зависимости от величины допустимой основной погрешности разделяются по точности на пять классов: 0,01; 0,05; 0,1; 0,5 и 1,0.

Промышленностью выпускаются резонансные частотомеры различных типов: 42-1 (диапазон измеряемых частот 50 кгц - 50 Мгц), Ч2-2 (40-180 Мец), Ч2-3 (150- 240 Мгц), Ч2-4 (237=375 Мгц), Ч2-5 (150

375 Мгц), Ч2-6 (350-675 Мгц), Ч2-7 (550- 750 Мгц), Ч2-8 (600-2 000 Мгц), Ч2-19А (1 500-2 500 Мгц), Ч2-9 (1 765-3 750 Мгц), 42-10 (2 500-7 500 Мгц), 42-11 (4 000 5 660 Мгц), 42-12 (7 800-11200 Мгц).

Измерение частоты методом сравнения.

Измеряемая частота fx может быть определена путем ее сравнения с образцовой частотой fo. В области низких частот такое сравнение обычно производят при помощи осциллографа (см. § 18-15), а на высоких частотах - способом нулевых биений. В последнем случае на вход детек-

Генератор образцовых частот

Мсточнип измеряемой частоты

Рнс. 18-51. Принцип измерения высоких частот способом нулевых биений.

тора Д подаются одновременно колебания двух высоких частот fo и /л:(рис. 18-51). В результате детектирования суммарного колебания (биений) в цепи детектора возникает пульсирующий ток, содержащий составляющие основных частот fo и fx,s~ также составляющие высших гармоник и комбинационных частот fo+/* и fo-fx-Если частоты fo и fx близки друг к другу, то ра.шостная частота биений, f = /о-/.1 может оказаться в пределах звуковых частот и тон этой частоты будет услышан в телефонах Т. Измерение сводится к определению частоты fo= fx, при которой наступают нулевые биения (f=0), обнаруживаемые по пропаданию звука в телефонах. Погрешность измерений определяется точностью градуировки и отсчета частоты fo-Связь между генераторами колебаний частот fo и fx должна быть слабой; при сильной связи и близких частотах настройки может возникнуть явление захватывания, при котором область нулевых биений расширяется из-за навязывания одним из этих генераторов своей частоты другому генератору.

Кварцевые калибраторы

Для проверки градуировки радиоустройств в ряде так называемых опорных точек шкалы, соответствующих строго определенным частотам, предназначены кварцевые калибраторы. Основной частью прибора (рис. 18-52) является кварцевый

Модулятор

Провод связи

Кварцевый генератор

Детекторный (смесительный) каскад

Рис, 18-52. Блок-схема кварцевого калибратора.

СснсВнай кварцевый I генератор

Вспомогательный. нВарцеВый. еенерштр S39,SSksu,

Усилитель еартния

Делитель цогч частоты r.lQ

Делитель частоты i:io

Шеи,

Делитель частоты 1:10

Венератор збуко-бой частоты гО-5Шгц,

,1кгц

П. ткщ100;Ж11Щ

l-i-SSKen

Рис. 18-53. Упрощенная блок-схема калибратора-частотомера Ч6-2.

генератор. Возбуждаемые им колебания имеют форму, резко отличную от синусоидальной, и потому содержат, кроме составляющей основной частоты fo, большое число гармоник с частотами 2fо, 3fo, 4fo и т. д., имеющимитакую же высокую стабильность, как и частота fo.

При проверке градуировки передатчика (высокочастотного генератора) колебания последнего, наводимые в проводе связи, воздействуют на вход детекторного каскада (смесителя) одновременно с колебаниями кварцевого генератора. Передатчик последовательно настраивают на частоты ряда гармоник генератора по нулевым биениям, регистрируемым телефонами Г, и таким образом определяют опорные точки его шкалы.

При проверке градуировки радиоприемников калибратор используют как источник колебаний ряда образцовых частот, излучаемых через провод связи. Опорные точки шкалы приемника определяют последовательной настройкой последнего на различные гармоники кварцевого генератора, наводимые во входной цепи. При телеграфном режиме работы приемника его точную настройку на гармонику калибратора устанавливают по нулевым биениям с колебаниями второго гетеродина, прослушиваемыми в телефонах на выходе приемника. Для проверки градуировки приемников, работающих только в телефонном режиме, колебания калибратора должны быть про-модулированы звуковой частотой от внутреннего или внешнего источника.

Во избежание ошибки в определении номера гармоники, соответствующей опорной точке шкалы, исследуемое устройство должно иметь хотя бы приближенную шкалу частот, предварительно проградуированную с помощью прибора с однозначным отсчетом - резонансного частотомера, измерительного генератора и т. п. Определение номера гармоники облегчается тем, что кварцевые генераторы обычно могут работать на двух стабилизированных кварцами и находящихся в десятичном отношении основных

частотах, каждой из которых соответствует свой ряд гармоник.

Например, кварцевым калибратором Ч5-! (КК-6), использующим кварцы на 125 и 1 250 кгц, можно измерять частоты в диапазоне 125 кгц - 20 Мгц с относительной погрешностью не более 0,05 /о-

Высокая точность измерений в широком диапазоне низких и высоких частот достигается в калибраторах-частотомерах. Их действие основано на ступенчатом калиброванном преобразовании измеряемой частоты fji; в звуковую частоту F и измерении последней. Примером может служить прибор Ч5-2 (КЧ-1), который содержит кварцевый генератор частоты fK= = 1 Мгц (рис. 18-53); последняя с помощью группы делителей частоты (мультивибраторов, стабилизированных частотой fK) последовательно понижается до 100, 10 и1 кгц. В смесителе / в результате детектирования биений между колебаниями частоты fx и т-гармоникой частоты 100 кгц выделяется напряжение промежуточной частоты fnp= =lfj;-iOOm < 55 кгц. В смесителе в результате детектирования биений между колебаниями fnp и и-гармоникой частоты 1 кгц выделяется напряжение звуковой частоты F=fnp- I <1 кгц; точное измерение последней производится путем ее сравнения с образцовой частотой звукового генератора при помощи осциллографического индикатора. Измеряемая частота находится по данным т, п я F. Колебания частот fx< 55 кгц поступают без первичного преобразования на смеситель , а частот fx< < 1 кгц - непосредственно на индикатор. Для исключения ошибки в определении номеров гармоник /кип вместо основного кварцевого генератора в схему может включаться вспомогательный генератор, работающий на частоте (fn-10 гц).

В приборе предусмотрен выход колебаний большого числа образцовых частот синусоидальной и прямоугольной формы; последние могут быть использованы для градуировки приемников в широком частотном диапазоне (до 30-100 Мгц).

Гетеродинные частотомеры

Для градуировки радиоустройств в плавном диапазоне частот предназначены гетеродинные частотомеры. Согласно ГОСТ 9771-61 они разделяются по точности на три класса: 0,0005; 0,005 и 0,05, определяемые величиной основной относительной погрешности.

Частотомер средней точности (рис. 18-54) Основным элементом этого частотомера служит гетеродин, т. е. маломошный лам-

0--tr Л.

Модулптор (генератор Н

Амодул!

Гетеродин

+Е \ Гетеродин \ \ 0-i----4-а °Ь-

каскадных связей посредством включения анодного питания отдельных элементов. При включении одного кварцевого генератора частотомер используется как кварцевый калибратор для частотных измерений на гармониках генератора. Проверка градуировки гетеродина производится при одновременном включении гетеродина и кварцевого генератора, колебания которых подводятся к детекторному каскаду. Между этими колебаниями возникают нулевые биения при настройке гетеродина на ряд частот, удовлетворяющих равенству

Детенторный Усилитель ~Т ,

наснад

частоты . Т*

/г = -/к.

Нвари,

Нвариевьй генератор

Рис. 18-S4. Блок-схема гетеродинного частотомера средней точности.

новый генератор. Для повышения стабильности и точности отсчета частоты гетеродин работает в узком плавном диапазоне сравнительно низких частот, а для измерений используются колебания как основных частот, так и ряда их гармоник; управление настройкой гетеродина осуществляют через верньерный механизм с большим замедлением (до 100-300 раз); результаты отсчета по равномерной шкале, имеющей несколько тысяч отсчетных точек, обычно переводятся в частоты посредством таблиц или графиков. Измерения производятся методом нулевых биений, для индикации которых используются телефоны, электронно-световые индикаторы настройки или электронные вольтметры. Для регулировки уровня входного (выходного) сигнала служит аттенюатор Ат, который в простейшем случае представляет собой потенциометр. Вследствие многозначности градуировки гетеродина каждому положению ручки настройки соответствует несколько возможных значений fx- Приближенное значение fx если оно неизвестно, можно определить расчетом по формуле

fx-h

где fl и /г - ближайшие друг к другу основные частоты гетеродина, гармоники которых создают с частотой f нулевые биения.

В состав прибора также входят модулятор, включаемый при проверке градуировки радиотелефонных приемников, и кварцевый генератор, колебания которого, богатые гармониками, используются для калибровки шкалы гетеродина. Выбор рода работы производится без нарушения меж-

где /г и /к-основные частоты гетеродина и кварцевого генератора, а /к и п - соответствующие им номера взаимодействующих, гармоник. Эти частоты называются опорными и выделяются в таблицах градуировки. Перед началом измерений гетеродин настраивают на одну из опорных частот, ближайшую к предполагаемому значению fx, и органами подстройки гетеродина добиваются нулевых биений, тем самым осуществляя коррекцию его градуировки. Затем кварцевый генератор выключают и с помощью гетеродина производят измерение частоты /л;.,

В частотомерах высокой точности строго стабилизируют режим питания и температурный режим кварцевого генератора, который часто отделяется от остальной схемы прибора буферным каскадом. Чтобы уменьшить погрешность градуировки гетеродина, увеличивают число калибровочных опорных частот и уменьшают частотный интервал между ними. Для этой цели кварцевый генератор применяют совместно с мультивибраторами, работающими в режиме деления частоты. Например, при [к=1 Мгц и последовательном включении двух мультивибраторов с коэффициентами деления N=\Q получается сетка калибровочных частот, кратных 1 ООО, 100 и 10 кгц. Если требуется сохранить малый интервал между опорными частотами вплоть до самых высоких частот, применяют модуляцию колебаний частоты /к генератора частотой /м=/к синхронизированного им мультивибратора; при этом получают сетку опорных частот

(/к; 2/к; О±(/м; 2/м; Щи--)-

Кварцевый генератор и элементы, служащие для создания сетки калибровочных опорных частот, образуют калибратор частотомера.

Промышленностью выпускаются гетеродинные частотомеры средней точности Ч4-1 (диапазон измеряемых частот 125 кец - 20 Мгц). Ч4-2 (50 кгц - Ш Мгц) и высокой точности Ч4-3 (100-1 000 Мгц), Ч4-4 (30-3 500 Мгц), Ч4г5 (2 500-11000 Мгц) и Ч4-6 (3 000-8 000 Мгц).