Устройство для измерения параметров кварцевых резонаторов Советский патент 1976 года по МПК G01R29/22 

1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться для измерения параметров пьезоэлектрических резонаторов.

Известно устройство для измерения электрических параметров пьезокерамических резонаторов, содержащее систему с частотиоой модуляцией задающего генератора 1.

Однако в известном устройстве невысокая точность.

Известно также устройство для измерения параметров кварцевых резонаторов, содержащее управляемый генератор высокой частоты, один выход которого соединен через управляемый аттенюатор с мостовым четырехполюсником, а другой через последовательно соединенные первый смеситель и дискриминатор с синхронным гетеродином, один из выходов которого соединен с первым смесителем, а другой через последовательно соединенные второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом мостового четырехполюсника, регулируемый фазовращатель, фазовый детектор, подключелный к индикатору фазы и входу управляемого генератора высокой частоты, а также блок авторегулирования мощности рассеяния, соедипеиный с вторым входом управляемого аттенюатора, и блок индикации 2.

Известное устройство имеет недостаточную производительность и точность измерения как

параметров кварцевого резонатора, так и мощности рассеивания на нем.

Цель изобретения - повыщение точности измерения параметров кварцевого резонатора и мощиости, рассеиваемой на нем в процессе измерения, а также повышение производительности, удобства обслул-сивания.

Для этого в предлагаемое устройство введены последовательно соединенные третий смеситель и фазовращатель, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, причем один из входов третьего смесителя подключен к потенциальному электроду исследуемого кварцевого резонатора мостового

четырехполюсника, а другой - к выходу синхронного гетеродина, выходы второго и третьего смесителей подключены к блоку индикации, который соединен с блоком авторегулирования мощности рассеяния. Кроме того,

блок индикации содержит цепь из последовательно соединенных логарифмического блока, блока сложения и индикатора мощности рассеяния, вход которой соединен с выходом второго смесителя, а также цепь из последовательно соединенных второго логарифмического блока, блока вычитания и индикатора динамического сопротивления, вход которой соединен с выходом третьего смесителя, причем выход логарифмического блока подключен к

второму входу блока вычитания, а выход второго логарифмического блока подключен к второму входу блока сложения, выход которого связан с блоком авторегулирования мощности рассеяния. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит управляемый геператор 1 высокой частоты, одним выходом соединенный через управляемый аттенюатор 2 с мостовым четырехполюсником 3, в одно из плеч которого включен исследуемый кварцевый резонатор. Мостовой четырехполюсник 3 имеет обычные для мостового четырехполюсника вход и выход и дополнительный выход напряжения с кварцевого резонатора. К второму выходу генератора 1 подключен вход первого смесителя 4, выход которого через частотный дискриминатор 5 подсоединен к входу управления синхронного гетеродина 6. Один из выходов синхронного гетеродина 6 подключен к второму входу смесителя 4. К дифференциальному выходу мостового четырехполюсника 3 подключен второй смеситель 7, а к потенциальному электроду исследуемого кварцевого резонатора, включенного в мостовой четырехполюсник, подключен вход третьего смесителя 8. Вторые входы смесителей 7 и 8 подключены к синхронному гетеродину 6. Выходы смесителей 7 и 8 соответственно подключены к фазовращателям 9 и 10, а также к логарифмическим блокам 11 и 12. С выходов фазовращателей 9 и 10 сигналы поступают на входы фазового детектора 13, выход которого подключен к индикатору фазы 14. Выход фазового детектора 13 также подключен к входу уцравления генератора 1. Сигналы с выходов логарифмических блоков И и 12 поступают на блоки сложения 15 и вычитания 16, к выходам которых соответственно подключены индикатор 17 мощности рассеяния и индикатор 18 динамического сопротивления. Выход блока сложепия 15 кроме этого соединяется через блок 19 авторегулирования мощности рассеяния с входом управления аттенюатора 2. Устройство работает следующи.м образом. Частоту генератора 1 устанавливают несколько ниже предполагаемой частоты исследуемого кварцевого резонатора и проводят балансировку моста с исследуемым кварцевым резонатором по минимому показаний индикатора 17 мощности или по максимуму показаний индикатора 18 динамического сопротмвлсння. При перестройке генератора 1 вверх по частоте пропсходит возбуждение кварцевого резонатора в мостовом четырехполюснике 3. При возбуждении кварцевого резонатора происходит разбаланс плеч моста, и напряжение Uz на дифференциальном выходе трансформатора прямо пропорционально току разбаланса. Так как в предлагаемой схел;е моста тока разбаланса прямо пропорциопально завис1гг от эквивале ггного сопротивления динамической ветви Z, то на частоте последовательного резонанса напряжение f/9 на выходной обмотке прямо пропорционально току /1 через динамическое сопротивление RY кварцевого резонатора,т. е. и -А .- , где /С - коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами мостового четырехполюсника 3. На частоте последовательного резонанса кварцевого резонатора выполняются следующне соотношения: для мощности, рассеивае.мой па кварцевом резонаторе, Р,:: и, -I:-, и, -и,-К,,(1) ДЛЯ величины динамического сопротивления кварцевого резонатора R. - где L/1 - напряжение, снимаемое с потенциального электрода кварцевого резонатора. С учетом обобщенной расстройки .R,(+j.}. Соотношения (1), (2) и (3) определяют возможности предлагаемого устройства для измерения параметров кварцевых резонаторов. Информация об амплитудно-фазовых соотношениях на выходах мостовой схемы переносится на промежуточные частоты при помощи смесителей 7, 8 и синхронного гетеро.дина 6.. Частота синхронного гетеродина 6 «.следит за частотой генератора 1 так, чтобы раз-ница между ними была постоянной и равнялась, промежуточной. С этой целью гетеродин 6 охвачен кольцом частотной автоподстройки, состоя П1.ей из смесителя 4 и частотного дискри.мннатора 5, выходной сигна.т которого управляет частотой гетеродина 6. Фазовращатели 9 и 10, фазовый детектор 13 и индикатор фазы 14 необходимы для настройки кольца фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) генератора 1 на пуль фазовой характеристики исследуемого кварцевого резонатора, находящегося в мосте 3. Сигналы промежуточной частоты на выходах смесителей 7 и 8 имеют большой динамический диапазон изменения по уровню напряжения из-за широких пределов измеряемых мощностей и величин динамического сопротивления кварцевых резонаторов. Поэтому для обеспечения измерения всех типов кварцевых резопаторов выходные сигналы смесителей поступают на логарифмические блоки 11 и 12. Сумма логарифмов величин сигналов с выходов моста 3, исходя из выражения (1), дает информацию с мощности рассеяния н кварцевом резонаторе, а разность дает инфор мацию о величине динамического сопротивления кварцевого резопатора. Суммирование и 1 ычптапие осуществляется при помощи бпп