Измеритель параметров кварцевых резонаторов Советский патент 1980 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может найта применение при разработке, производстве и использовании квар цевых резонаторов. Известно устройство 1 для измерения кварцевых резонаторов, содержащее генератор высокой частоты, аттенюатор, четырехполюсник с измеряемым кварцевым резонатором, гетеродин с системой автонодстройки частоты, преоб разователи частоть сигнала на нромежуточную частоту, фазовращате/ш и фазовый детектор, с которого заведена обратная связь для упралления частотой генератора. Измере ше добротности производится но сдвигу частоты генератора при введении в один или оба канала сум марного фазового сдвига ±45°. Добротность f как в определяетсяНедостатком устройства является значительная пог| еишость измерения за счет нестабильности частоты измеряемого кварцевого резонатора, особенно для резонаторов с высокой добротностью. Известно также устройство для измереш{я эквивалентных динамических параметров пьезоэлектрических резонаторов, содержащее генератор высокой частоты с измеряе а 1М резонатором, колебания которого периодически срываются с помощью генератора низкой частоты. На кварцевом резонаторе воз1шкают затухающие колеба шя, которые поступают на амплитудный детектор и далее на двухпороговую пусковую , с выхода которой запускается симметричный триггер. На выходе симметричного триггера имеют место импульсы, длительность которых пропорщгональна постоянной времени кварцевого резонатора. Эти импульсы подаются на интегрирующую цепь с регулируемой постоянной времени. Выбрагпюе определенное отсчетное значегше индикатора будет нри равенстве постоянных времегш: кварцевого резонатора и интегрирующей цепи 2. Производимые с помощью известного устройства измереш1я имеют большую погрешности нри наличии даже далеко отстоящих от основного нежелательных, резонансов, и частотный диапазон практически ограничен 5-10 МГц. Наиболее близкое к предлагаемому устрийствр содержит каскадно включенный генератор высокой частоты, амплитудный модулятор (чечетырехполюсник с измеряемым резонатором), преобразователь, амплитудный ц фазовый детекторы. Имеется также генератор низкой частоты, с которого сигнал поступает на амплитуд ный модулятор и второй фазового детектора 3. С выхода фазового детектора сигнал поступает на индикатор. Сущность работы устройст1аа заключается в том, что на резонатор подается модулированное синусоидальное по ам. пЛитуде колебание резонансной частоты. После прохождения через резонатор огибающая оказывается сдвинутой по фазе. Добротность резонатора определяется по формуле в - 2F где fo - частота резонатора; F - частота модуляции. Недостатком устройства является значительная погрешность измерения добротности за счет Нелинейной характеристики передачи фазового детектора. Цель изобретения - повь1шение точности из мерений. Указанная цель достигается тем, что в измеритель параметров кварцевых резонаторов, содержащий последовательно включеьшые генератор высокой частоты, амплитудньш модулятор, многополюсник с измеряемым кварцевым резонатором, первый преобразователь, первый амплитудньш детектор, фазовый детектор, опор ный вход которого через второй амплитудный детектор и второй преобразователь соединен со вторым выходом многополюсника, а также генератор низкой частоты, выход которого соединен со вторым входом амплитудного модулятора, введены умножитель частоты, частотомер, амплитудный компаратор и источник опор ного напряжения, причем опорный вход амплитудного компаратора соединен с источником опорного напряжения, управляющий вход соединен с выходом фазового детектора, а выход подсоединен к управляющему входу генератора низкой частоты, второй выход которого через умножитель частоты подключен к первому входу частотомера, вторым входом присоединенного к выходу генератора высокой частоты. На чертеже представлена блок-схема устрой ства. Измеритель содержит генератор 1 высокой частоты, амплитудный модулятор 2, многополю ник с измеряемым кварцевым резонатором 3, первый и второй преобразователи 4 и 5, первый и второй амплитуднь1е детекторы 6, 7 и фазовый детектор 8, Кроме того, в состав уст ройства входят источник 9 опорного напряжения амплитудный компаратор 10, генератор 11 низкой частоты, умножитель 12 частоты и астотомер 13. Сигнал с генератора 1 высокой частоты поступает на амплитудный модулятор 2 и далее на вход многополюсника с измеряемым кварцевым резонатором 3. Многополюсник имеет два выхода, с которых сигналы поступают на преобразователи 4 и 5 и далее на амплитудные детекторы 6, выходы которых соединены со входами фазового детектора 8. Сигнал с выхода фазового детектора 8 поступает на амплитудный компаратор 10, где сравнивается с сигналом источника опорного напряжения, и разностньгй сигнал поступает на управление частотой генератора 11 низкой частоты. С генератора 11 низкой частоты синусоидальный сигнал поступает на амплитудный модулятор 2 и с другого выхода на умножитель 12 частоты с коэффициентом умножения два. На один из выходов частотомера 13, установленного в режиме измерения отнощения частот, поступает сигнал с генератора 1 высокой частоты, а второй вход - сигнал с умножителя 12. . . Устройстао работает следующим образом. На МНОГОПОЛЮС1ШК подается амплитудномодулированный сигнал с несущей частотой, равной резонансной частоте кварцевого резонатора 3. Сигнал на первом выходе многополюсника пропорционален напряжению на кварцевом резонаторе 3, на втором - току, протекающему через кварцевый резонатор 3. Такое соотношение обеспечивает фазовый сдвиг между огибающими напряжений на обоих выходах, определяемый только добротностью кварцевого резонатора. Далее сигналы усиливаются, при необходимости преобразуются в промежуточную частоту и детектируются. На выходе детекторов 6 и 7 выделяются огибающие, которые поступают на фазовый детектор 8. В компараторе 10происходит сравнение сигналов фазового детектора 8 и источника 9 опорного напряжения, их разность управляет частотой генератора 11низкой частоты и устанавливает такую частоту, при которой кварцевый резонатор 3 вносит фазовый сдвиг в огибающую, соответствующий напряжению на выходе фазового детектора 8, почти равному напряжению опорного источника 9. Ве1шчина добротности при этом равна 0 tg kU, где k - постоянное число. Выбирая (р 45°, что соответствует границам полосы пропускания, имеем © ta. 2F Сигнал частоты F умножается и подается на счетчик, работающий в режиме отношения частот. При этом показание счетчика равно добротности кварцевого резонатора 3. Формула изобретения Измеритель параметров кварцевых резонаторов, содержащий последовательно включенные генератор высокой частоты, амплитудный модулятор, многополюсник с измеряемым квар цевь1М резонатором, первый преобразователь, первый амплитудный детектор, фазовый детек тор, опорный вход которого через второй амплитудный детектор и второй преобразователь соединен со вторым выходом многополюсника, а также генератор низкой частоты, выход которого соединен со вторым входом амплитудного модулятора, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерений, введены умножитель частоты, частотомер, амплитудный компаратор и источник опорного напряжения, причем опорный вход амплитудного компаратора соединен с источником опорного напряжения, управляющий вход соединен с выходом фазового детектора, а выход подсоединен к управляющему входу генератора низкой частоты, второй выход которого через умножитель частоты подключен к первому входу частотомера, вторым входом подключенного к выходу генератора высокой частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 516003, кл. G 01 R 29/22, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР N 418812, кл. G 01 R 27/28, 1974. 3.lames F. N. Ргос. JEE, р. 13, 1959, 106, № 29.