Устройство для измерения параметров кварцевых резонаторов Советский патент 1987 года по МПК G01R29/22 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может исполь- зоваться для. измерения параметров пьезоэлектрических резонаторов.

Цель изобретения - повьппение быстродействия за счет расширения полосы автоматической настройки на нуль фазы кварцевого резонатора.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит мостовой четырехполюсник 1 с включенным в одно плечо моста исследуемым кварцевым резонатором, первый выход мостового четьфехполюсника 1 соединен с вторым входом первого смесителя 2, а второй выход - с вторым входом второго смесителя 3, первые входы смесителей 2 и 3 подключены к первому выходу управляемого генератора 4 высокой частоты, второй выход которого соединен с первым входом балансного смесителя 5, второй вход которого подключен к выходу переключателя 6, а выход через управляемый аттенюатор 7 соединен с входом мое- тового четырехполюсника 1, выход первого смесителя 2 подключен соответственно к входу первого регулируемого фазовращателя 8, к первым входам измерителя 9 сопротивлений и измерителя 10 мощности, выход которого через регулятор 11 мощности соединен с входом управления аттенюатора 7, выход второго смесителя 3 подключен соответственно к входу второго регулируемого фазовращателя 12, к входу усилителя 13 с автоматической регулировкой усиления, к второму входу второго фазового детектора 14 и к вторым входам измерителя 9 сопротивлений и измерителя 10 мощности, выходы регулируемых фазовращателей 8 и 12 соединены с соответствующими входами первого фазового детектора 15, выход которого соединен с входом управления управляемого фазовращателя 16, вход которого соединен с выходом усилителя 13 с автоматической регулировкой усиления, а выход подключен к первому.входу переключателя 6, второй вход которого соединен с первым выходом опорного генератора 17, опорной частоты, второй выход которого соединен с первым входом второго фазового детектора 14, выход которого соединен с входом управления управляемого генератора 4 высокой частоты.

Устройство работает следующим образом.

В режиме Балансировка переключатель 6 коммутирует опорную частоту с генератора 17 опорной частоты на вход балансного смесителя 5. Частоту управляемого генератора 4 высокой частоты устанавливают так, чтобы частота с выхода балансного

смесителя 5 (fcew оп была несколько ниже предлагаемой частоты исследуемого кварцевого резонатора, и проводят балансировку мостового четырехполюсника 1 по минимуму показаний измерителя 10 мощности или максимуму показаний измерителя 9 сопротивлений.

В режиме Работа переключатель 6 соединяет управляемый фазовращатель 16 с входом балансного смесителя 5. По петле обратной связи - выход мостового четьфехполюсника 1, второй смеситель 3, усилитель с АРУ 13, управляемый фазовращатель 16 переключатель 6, балансный смеситель 5, управляемый аттенюатор 7, вход мостового четырехполюсника 1 - происходит возбуждение кварцевого резонатора. Во втором фазовом детекторе 14 сравнивается промежуточная частота с опорной и перестраивается частота управляемого генератора 4 высокой частоты так, чтобы они срав НЯЛИСЬ.

Первый фазовый детектор 15 изменяет фазу управляемого фазовращателя 16 так, чтобы выйти на нуль фазовой характеристики кварцевого резонатора. При возбуждении кварцевого резонатора происходит разбаланс плеч моста и напряжение U на дифференциальном выходе трансформатора прямо пропорционально току разбаланса.

Так как ток разбаланса прямо пропорционально зависит от эквивалентного сопротивления динамической ветви Z, то на частоте последовательного резонанса напряжение Uj

на выходной обмотке прямо пропорционально току I через динамическое сопротивление R кварцевого резонатора, т.е.

и, 1 ,

где К - коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами мостового четырехполюсника 1.

На частоте последовательного резонанса кварцевого резонатора выполняются соотношения:

для мощности рассеяния на кварцевом резонаторе

и,1

и,- и,. К, (1)

для величины динамического сопротивления кварцевого резонатора

R

JL I

(2)

где U - напряжение, снимаемое с электрода кварцевого резонатора. С учетом обобщенной расстройки

JLi

и.

KR (1 + JC./ ). (3)

Соотношения (1), (2) и (3) определяют возможности предлагаемого устройства для измерения параметров кварцевых резонаторов. Информация об амплитудно-фазовых соотношениях на выходах мостового четырехполюсни ка 1 переносится на промежуточную частоту при помощи смесителей 2 и 3 и управляемого генератора 4 высокой частоты. Значение промежуточной частоты привязано к значению опорной частоты с помощью второго фазового детектора 14 и подстройки управляемого генератора 4 высокой частоты.

Регулируемый фазовращатель 12, первый фазовый детектор 15 и управляемый фазовращатель 16 необходимы для настройки на нуль фазовой характеристики исследуемого кварцевого резонатора.

Измеритель 9 сопротивления дает информацию о динамическом сопротивлении кварцевого резонатора. Измеритель 10 мощности рассеяния дает информацию о мощности кварцевого резонатора. Сигнал с его выхода поступает на регулятор 11 мощности, при помощи которого управляется и поддерживается заданная, величина мощности рассеяния на кварцевом резонаторе путем изменения коэффициента передачи управляемого аттенюатора 7.

Регулируемый фазовращатель 8 необходим для измерения добротности кварцевых резонаторов на полосе пропускания. Для этого вводится фиксированный фазовый сдвиг сигнала

-величиной 145° или кратной этой величине.

При смене резонаторов устройство автоматически выходит на ноль фазовой характеристики резонатора и ширина автозахвата не зависит от добротности Q резонатора, а определяется шириной полосы пропускания усилителя с автоматической регулировкой усиления.

Формула изобретения

5

0

5

0

Устройство для измерения параметров кварцевых резонаторов содержащее мостовой четырехполюсник с кварцевым резонатором в одном плече, управляемый генератор высокой частоты, управляемый аттенюатор, первый и второй смесители, первый и второй регулируемые фазовращатели, первый фазовый детектор, измерители сопротивления и мощности, регулятор мощности, причем выход управляемого аттенюатора подсоединен к входу мостового четырехполюсника, первый выход управляемого генератора высокой частоты соединен с первыми входами первого и второго смесителей, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму вькодам мостового четырехполюсника к первому выходу которого подключен вывод кварцевого резонатора, а к

5 второму выходу подключена диагональ мостового четырехполюсника, выходы первого и второго смесителей подключены к соответствующим входам измерителей сопротивления и мощности,

0 а также к входам первого и второго регулируемых фазовращателей, выходы которых подключены к соответствующим входам первого фазового детектора, выход измерителя мощности через

5 регулятор мощности соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены балансный сме0 ситель, переключатель, управляемьв фазовращатель, усилитель с автоматической регулировкой усиления, второй фазовый детектор и генератор опорной частоты, причем второй вы5 ход управляемого генератора высокой частоты подключен к входу балансного смесителя, второй вход которого соединен с выходом переключателя, а выход соединен с информационным

5 12886336

входом управляемого аттенюатора,выходом генератора опорной частоты, выход второго смесителя соединенвторой выход которого соединен с с вторым входом второго фазовогопервым входом второго фазового де- детектора и с входом усилителя стектора, выход первого фазового де- автоматической регулировкой усиле-5 тектора соединен с входом управления, выход которого через управля-ния регулируемого фазовращателя емый фазовращатель подключен к пер- выход второго фазового детектора вому входу переключателя, второйподключен к входу управления управ- вход которого соединен с первымляемого генератора высокой частоты.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - повьпиение быстродействия устройства. Устройство содержит мостовой четырехполюсник 1, смесители 2 и 3, генератор 4 высокой частоты, управляемый аттенюатор 7, регулируемые фазовращатели 8 и 12, измеритель 10 мощности, регулятор 11 мощности и фазовый детектор 15.Введение балансного смесителя 5, переключателя 6, управляемого фазовращателя 16, усилителя 13 с автоматической регулировкой усиления, фазового детектора 14 и генератора 17 опорной частоты позволяет расширить полосу автоматической настройки на нуль фазы кварцевого резонатора. 1 ил. (С ю сх 00 со и