Здравствуйте мои читатели! И особенно начинающие электронщики!!!
Продолжаем изучение и принципы работы частотомеров.
Основной частотомер – это электронно-счетный, но есть ещё несколько типов частотомеров, которые списывать со счетов рано.
С увеличением рабочих частот требуются более высокочастотные генераторы сигналов и частотомеры для настройки СВЧ трактов. Один из методов измерения частоты СВЧ сигналов – это гетеродинный. Суть метода заключается в сравнении частоты исследуемого сигнал и образцового. Для этого требуется качественный генератор сигналов и смеситель на соответствующие частоты.
Что такое смеситель? Смеситель – это устройство с нелинейной характеристикой на котором, один сигнал управляет прохождением второго сигнала. В итоге на выходе смесителя появляются продукты взаимодействия двух частот и на выходе будут присутствовать собственно сами частоты f1 и f2, а так же продукты преобразования f1+f2 и f1-f2. Резонансная система на выходе смесителя позволяет погасить сами входные частоты, а также их сумму. В итоге останется только их разность. При точном равенстве частот на выходе сигнал будет отсутствовать, но при незначительной расстройке частоты. появляются так называемые «биения». С этим термином очень хорошо знакомы все радисты, принимающие сигнал азбукой Морзе. При расстройке частоты приёмника на 1 кГц относительно частоты передатчика в наушниках ( или динамике ) появляется тональный сигнал. Вот на этом принципе и работает гетеродинный частотомер.
На вход смесителя подаются две частоты fи – исследуемая частота и fг – частота гетеродина, а на выходе получается частота биений, которую слышно при равенстве частот. По шкале отсчёта определяем частоту исследуемого сигнала, для этого при приближении к исследуемой частоте появляются биения, продолжая вращать ручку настрой пока частота биений не уменьшится до самой низкой и далее при изменении частоты появляются опять биения. Вначале мы получаем разностную частоту fи – fг = 1000 Гц, а дальше получаем fг – fи = 1000 Гц. Почему именно 1000 Гц? Точность определяем на слух, надо просто на слух получить одинаковые частоты ( но и ошибка в 100 – 200 Гц существенно не увеличит погрешность если принимаемая частота 250 МГц! ). Вот точка шкалы между двумя тональными биениями и будет частотой исследуемого сигнала. А если частота ещё выше, а волномера нет, как же измерить частоту. Метод такой же, только надо добавить ещё один генератор и смеситель.
Дополнительный блок с заведомо известной частотой смещает исследуемую частоту в рабочий диапазон частотомера. Если частота исследуемого сигнала лежит в диапазоне 1050 – 1100 МГц, а частотомер работает в диапазоне 100 – 200 МГц, то дополнительный генератор должен вырабатывать частоту 900 МГц. Эту частоту ( очень точную ) можно получить путем умножения частоты кварцевого генератора ( можно умножать несколько раз! ).
Все не так уж и сложно!
Рассмотрим теперь очень простой вариант частотомера. В своё время промышленность выпускало значительное количество частотомеров разных типов. Это КОНДЕНСАТОРНЫЕ ЧАСТОТОМЕРЫ.
В основу положен принцип «заряд-разряд» конденсатора. На конденсатор подаются импульсы определённой длительности с частотой сигнала. Входной сигнал преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов, далее импульсы укорачиваются до необходимой длительности. От длительности импульсов зависит диапазон измеряемой частоты. Диапазон измеряемой частоты так же зависит от величины ёмкости зарядного конденсатора.
Метод очень популярный для простых частотомеров до 1 МГЦ или чуть выше, преимущество - это цена, невысокая, по сравнению с электронно-счетными частотомерами при приемлемой точности – 0,5 … 2,5%% и габаритные размеры и вес…
И еще один тип частотомеров построенных на базе логометрических приборов. Что такое логометр? Логометр – это стрелочный прибор, в котором вместо одной подвижной катушки, соединенной со стрелкой, в магнитном поле находятся две катушки соединенные со стрелкой и закрепленные друг относительно друга под углом 90 градусов. Очень интересный прибор! И такая сложность с катушками была придумана не зря! На базе логометра изготовлялись приборы, в которых зависимость показаний от питающего напряжения была сведена до минимума!
Две измерительные цепи, включенные каждая к своей обмотке логометра. Контур, состоящий из L, C2 и R, настроен на середину измеряемого диапазона частот. Величина тока, проходящего через конденсатор С1 увеличивается с увеличением частоты, а ток во второй ветви так же возрастает с увеличением частоты, но при достижении резонанса не только уменьшается за счёт индуктивности ещё и изменяет фазу. В итоге стрелка показывает частоту входного напряжения. Для чего такая «сложность»? Такие частотомеры разрабатывались в первую очередь для тахометров и заменить их было нечем. В чем преимущества такого тахометра? Первое – не было тахометров вообще; второе – двигатель крутит генератор и можно получить напряжение заданной величины, но как узнать какие обороты в минуту; третье – обороты могут изменяться в широких пределах и напряжение генератора и его частота поддерживается вариатором; но главное четвертое – это необходимость знать обороты двигателя. Где знание режима работы двигателя имеет очень важное значение? Вы угадали! На самолете!!! В современных самолетах при настоящем уровне электроники эта проблема решается быстро и просто, а в былые времена – это была непростая задача…
Существует ещё несколько видов приборов с логометрами, но постепенно электроника их вытесняет…
Вот коротко о частотомерах. Но хочу добавить, что хороший приемник - это частотомер. Не знаю как сейчас, но в былые времена у нас в стране было несколько радиостанций, передающих в эфир эталонные частоты и по ним всегда можно было откалибровать приемник или кварцевый генератор.
В следующем материале рассмотрим элементы индикации частотомеров и не только частотомеров.
Если материал понравился, и Вы нашли в нём полезное для себя не посчитайте за труд и оставьте свой отзыв! Очень буду рад прочитать Ваши комментарии.
Чаще заходите на мой канал, подписывайтесь! Информация учебного и познавательного характера будет регулярно пополняться!
Желаю Всем читателям здоровья и успехов в творчестве!!!
