9zip.ru Инструкции Эталоны частоты

Если в лаборатории выясняют влияние частоты на величину активного сопротивления колебательного контура, угла потерь конденсатора или какого-либо другого исследуемого параметра, то при таких измерениях обычно вполне достаточно определять частоту с погрешностью порядка 1%. Такие задачи легко решаются при помощи резонансных или гетеродинных частотомеров и мостов.

Значительно более высокие требования предъявляются при измерении несущих частот передатчиков, в особенности радиовещательных, кварцевых пластин и в ряде других измерений. Так, например, допуск на нестабильность частоты передатчиков определяется цифрами порядка (1—5)*10^-5. Измерение же частоты по нормам, рекомендованным МККР, должно производиться с точностью, превышающей в 10 раз (но не меньше, чем в 3 раза) допустимые колебания частоты, т. е с погрешностью порядка (1-5)*10^-6. При выполнении таких измерений приходится применять довольно сложные измерительные устройства, позволяющие определять исследуемую частоту путём сравнения её с эталонной частотой.

Так как частота периодически повторяющегося процесса связана с его периодом соотношением f=1/T, то частоту можно измерять в единицах времени, в свою очередь, определяемого по обращению Земли вокруг своей оси. Частота обращения Земли вокруг своей оси, равная одному периоду за средние солнечные сутки, принята за абсолютный эталон частоты.

Способы измерения исследуемой частоты по абсолютному эталону частоты являются абсолютными, так как в этих случаях частота определяется непосредственно через основную единицу — единицу времени

Измерение частоты по абсолютному эталону частоты сводится в конечном счёте к сравнению периода измеряемого колебания со средними солнечными сутками. Такое измерение производится не столь часто и, как правило, специальными лабораториями. В большинстве практических случаев измерения частоты по эталону оказывается вполне достаточным пользоваться эталонными приборами меньшей точности, которые могут быть разбиты на так называемые первичные и вторичные эталоны частоты.

Первичный эталон частоты представляет собой генератор высокостабильных в течение длительного времени колебаний, частота которых систематически сверяется с абсолютным эталоном частоты. Вторичный эталон частоты — это генератор стабильных колебаний, частота которых проверяется по первичному эталону частоты. По существу вторичный эталон частоты представляет собой упрощённый первичный эталон частоты.

Стабилизация частоты колебаний первичного и вторичного эталонов частоты производится с помощью кварцевых пластин.

Кроме генераторов с кварцевой стабилизацией, в диапазоне сантиметровых волн используют в качестве вторичного эталона частоты также объёмные резонаторы.

В качестве вторичных эталонов частоты можно использовать также несущие частоты передающих станций, в особенности радиовещательных, которые имеют стабильность порядка 5*10^-6.

Чтобы измерить любую частоту сравнением её с эталонной частотой, нужно располагать возможно более плотным спектром эталонных частот. Из этого спектра выделяют частоту, достаточно близкую к исследуемой, и сравнивают их между собой методом биений. Однако высокостабильный кварцевый генератор даёт основную частоту и ограниченное число гармоник (до нескольких десятков). Если измеряемая частота весьма близка к одной из этих частот, то её можно определить сравнением с частотой соответствующей гармоники кварцевого генератора. Частоты же, лежащие между частотами гармоник кварца, не могут быть определены с помощью последних. Чтобы преодолеть это затруднение, «размножают» эталонную частоту с помощью устройств, позволяющих получить серию частот, более высоких и более низких, чем эталонная частота, и являющихся в такой же степени эталонными, как эта последняя. Такая задача решается с помощью мультивибраторов, смесителей, умножителей частоты, регенеративных делителей частоты, кристаллических детекторов.

Остановимся на некоторых вопросах, существенных с точки зрения трансформации эталонной частоты. В случае мультивибраторов, наиболее широко используемых для этой цели, форма кривой токов в цепях сеток и анодов ламп резко отличается от синусоиды и характеризуется обилием гармоник (более 500). Выделить гармоники мультивибратора можно при помощи остроселективного контура, связанного с катушкой и настраиваемого на нужную гармонику, или при помощи гетеродина, настраиваемого на частоту выделяемой гармоники мультивибратора по методу биений. Получив нулевые биения, будем иметь частоту гетеродина равной частоте соответствующей гармоники мультивибратора. Частота колебаний, генерируемых мультивибратором, нестабильна, однако мультивибратор легко синхронизируется с воздействующей извне эдс, если частота последней близка к основной частоте мультивибратора или кратна ей. В этом случае основная частота колебаний мультивибратора становится в точности равной частоте внешней эдс или меньше её в целое число раз. Внешняя эдс может быть введена в цепь мультивибратора разными способами, например через катушку.

Если источником внешней эдс является кварцевый генератор эталонной частоты, то при синхронизации мультивибратора с этой внешней эдс стабильность частот, получаемых от мультивибратора, будет такой же, как нестабильность частоты кварцевого генератора, т. е частоты мультивибратора будут также эталонными. При этом эталонные частоты такого устройства могут быть как выше, так и ниже основной частоты кварцевого генератора. Пусть, например, частота кварцевого генератора равна 100 кгц и основная частота мультивибратора также примерно равна 100 кгц. Тогда при условии осуществления синхронизации получим от мультивибратора частоты 100, 200, 300, 400, 500 кгц... и т д., т. е. более высокие, чем частота эталонного генератора. Этот случай называется умножением частоты эталонного генератора с помощью мультивибратора.

Допустим теперь, что частота эталонного генератора равна 100 кгц, а основная частота мультивибратора равна примерно 10 кгц. В этом случае синхронизация может быть осуществлена на 10-й гармонике мультивибратора, и тогда от мультивибратора могут быть получены частоты 10, 20, 30, 40, 50 кгц... и т. д, т. е. ряд частот, лежащих ниже частоты эталонного генератора; кроме того, разность между соседними эталонными частотами значительно меньше основной частоты кварцевого генератора, а именно, она равна 10 кгц. Это будет случай «деления» частоты эталонного генератора с помощью мультивибратора.

Практически от одного мультивибратора используют до 100—200 гармоник. Так как такого количества эталонных частот недостаточно, то, пользуясь описанной выше идеей, производят дальнейшую трансформацию частоты, включая последовательно несколько мультивибраторов. При этом удобно частоты мультивибраторов выбирать по десятичному принципу.

Понравилась статья? Пётр I говорит: поделись с друзьями!