Электрический частотомер

 

М 11?ЗМ

Класс 2le, 36оз

21е, ?оз

СССР ..,Ttfg14 ЦичгС(l llew mOZEyq

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

К. А. Самойло и А. И Даниленко

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЧАСТОТОМЕР

Заявлено 30 декабря 1957 г. за М 588843/24 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Мкниетров СССР

Предлагаемый электрический частотомер, основанный да измерении разности фаз напряжений на входе и выходе фильтра, состоит из ряда блоков, определяющих знак (порядок) измеряемой величины и содержащих каждый генератор опорной частоты с формирующим устройством, смеситель, фильтр и фазометр.

Особенностью предлагаемого частотомера, обеспечивающей повышение точности измерения в широком диапазоне частот путем отстройки от соседних с измеряемой комбинационных частот, является применение в каждом из указанных блоков устройства для автоматического переключения фильтров, состоящего из двух кристаллических диодов и двух ламповых резонансных усилителей с равными и смежными полосами пропускания, анодные нагрузки которых, соединены перекрестно с упомянутыми диодами, а сетки присоединены к выходу смесителя с тем, чтобы указанные усилители работали попег гменно в зависимости от того, лежит измеряемая частота в первой ил второй половине рабочего диапазона данного блока.

На фиг. 1 показана блок-схема части предлагаемого частотомера; на фиг. 2 — принципиальная схема устройства для автоматического переключения фильтров.

Частотомер состоит из ряда блоков, из которых блок 1 (фиг. 1) предназначен для грубого измерения частоты, а блоки П и 1П определяют второй, третий, четвертый знаки измеряемой величины.

В состав блока I входят: усилитель-ограничитель У, на который поступает сигнал частоты f„, калиброванный фильтр КФ и фазометр Ф1.

В каждый из одинаковых блоков II, III..., отличающихся один от другого только величиной опорной частоты и параметрами калиброванных фильтров и резонансных усилителей, входят: генератор Г опорной частоты F, формирующее устройство ФУ, смеситель С, два резонан№ 117385

cHhIx усилителя РУ,, РУ на лампах . 1ь . / (фиг. 2), два кристаллических диода Дь Д,, коммутатор К, калиброванный фильтр КФz и фазомет11 Фg.

Калиброванный фильтр КФ блока 1 имеет линейную фазовую характеристику в пределах рабочего диапазона от нижнего f „до верхнего f, пределов измеряемой частоты.

Фазометр Ф, блока 1 измеряет разность фаз напряжений на входе и выходе фильтра, которая линейно зависит от частоты. Схема настроена так, что при изменении измеряемой частоты f от 1„до f, показания стрелочного индикатора фазометра изменяются от нуля до максимального значения.

Для обеспечения правильной работы блока II необходимо,,чтобы полосы пропускания резонансных усилителей РУ< и Pb > были смежными, равными и в 2 п раз меньшими ширины диапазона измеряемых частот, т, е. " — 2n; гд и кратность частотомера, представляющая

f.— — Л собой целое число, показывающее, на сколько поддиапазонов разбивается шкала блока 1 для более точного измерения частоты блоком П.

Полоса пропускания калиброванного фильтра КФ должна быть вдвое шире полосы пропускания / каждого резонансного усилителя и равна 2 Af = F.

С генератора Г в блоке Il напряжение с частотой F подается на формирующее устройс во ФУ, на выходе которого вырабатываются импульсы с частотой повторения F и равномерным спектром в области от частот F до nF (при декадном отсчете от F до 10 F), Эти импульсы поступают на смеситель С, служащий для спектра»bных преобразований.

Ламповые усилители РУ> и РУ> и диоды Дь Д образуют устройство для автоматического переключения фильтров (фиг. 2), регулирующее работу всей схемы. В зависимости от характера спектра сигнала, снимаемого со смесителя С, вкл очаегся либо усилитель РУь либо резонансный усилитель РУ .

Коммутатор К управляется этим устройством и предназначен для коммутации сигналов резонансных усилителей РУ, и РУ на общую нагрузку. Одновременно он является усилителем мощности.

Анодные нагрузки резонансных усилителей РУ, и РУ на лампах

Л и Л состоят из двухконтурных систем, обеспечивающих необходимую избирательность.

В цепи сеток усилителей включены кристаллические диоды Д и Д .

Напряжение от смесителя С подается одновременно на сетки обеих ламп Л и Л .

Пусть частота f „сигнала медленно изменяется от значения в сторону увеличения. При изменении /,. от )„до fÄ+ 0,5 F работает усилитель РУ, и сигнал с его анодной нагрузки подается на диод Д который вырабатывает на сопротивлении Ri отрицательное смещение, запирающее лампу J7 усилителя РУ,, Режим работы схемы подобран так, что при повышении частоты подаваемого сигнала до величины f„+ 0,5 Р (что соответствует границе полос пропускания обоих усилителей) лампа Л начинает слегка отпираться вследствие уменьшения отрицательного смещения. При этом на ее анодной нагрузке появляется сигнал, который выпрямляется диодом Дг и подзапирает лампу Ль что приводит к уменьшению переменного напряжения на аноде лампы Ль а следовательно, к дальнейшему отпиранию лампы Л и т. д. Происходит лавинообразный процесс, в результате которого лампа Л отпирается, а лампа Л запирается. Этот № 117386 процесс, называемый внутренним перебросом, происходит при переходе сигналом внутренней границы полос пропускания усилителей РУ, и

РУг. При этом показание фазометра не изменяется.

При дальнейшем увеличении частоты /„от f„+ 0,5 F до f„+ F работает усилитель РУ2,так как указанный диапазон соответствует его полосе пропускания. Напряжение с его анодной нагрузки снимается на детектор Д2, который вырабатывает отрицательное напряжение на сопротивления R2, запирающее лампу Ль

Как только частота f достигнет значения f„4 F, что соответствует верхней границе полосы пропускания усилителя РУ2 лампа Л начинает понемногу отпираться и íà ее анодной нагрузке начинает выделяться комбинационный сигнал с частотой f,. — F=f„+F — F=f„, который оказывается в зоне полосы усилителя РУ,. Появление сигнала в анодной нагрузке лампы Л вызывает лавинообразный процесс отпирания лампы Л и запирания лампы Л2. Этот проце,"с, называемый внешним перебросом, происходит при переходе сигналом внешней границы полосы пропускания усилителя РУ, при движении в сторону увеличения частоты (либо внешней границы полосы пропускания усилителя Pb при движении в сторону уменьшения частоты). При дальнейшем увеличении частоты f,. будет происходить чередование внутренних и внешних перебросов через интервалы, равные 0,5 F.

Для управления лампами коммутатора К используются напряжения, вырабатываемые диодами Д и Д2, выводы которых на схемах обозначены буквами М и N.

Перескок показаний фазометра от максимального значения к нулю происходит при внешнем перебросе при изменении частоты в сторону увеличения. При изменении частоты f, в сторону уменьшения все процессы происходят в обратном порядке.

Остальные блоки 111, IV ... работают аналогично. Так как опорная частота в каждом следующем блоке в а раз меньше частоты предыдущего блока, то изменения показаний соответствующего фазометра будут происходить в п раз быстрее. Поэтому каждый последующий фазометр будет определять последующий знак измеряемой частоты. Такое деление можно производить до тех пор, пока разрешающая способность конечного блока не станет соизмеримой с нестабильностью фазовой характеристики калиброванного фильтра.

Предмет изобретения

Электрический частотомер, основанный на измерении разности фаз напряжений на входе и выходе фильтра и состоящий из ряда блоков, определяющих знак (порядок) измеряемой величины и содержащих каждый генератор опорной частоты с формирующим устройством, смеситель, фильтр и фазометр, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диапазоне частот путем отстройки от соседних с измеряемой комбинационных частот, в аждом из указанных блоков применено устройство для автоматичес.", ro переключения фильтров, состоящее из двух кристаллических диодов и двух ламповых резонансных усилителей с равными и смежными полосами пропускания, анодные нагрузки которых соединены перекрестно с упомянутыми диодами, а сетки присоединены к выходу смесителя, с тем, чтобы указанные усилители работали попеременно в зависимости от того, лежит ли измеряемая частота в и рвой или второй половине рабочего диапазона данного блока. № 1!7386

Фиг. I

Фиг 2

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор Л. А. Блатова Гр. 95

Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Петровка, 14.

Информационно-издательский отдел.

Объем 0,34 п. л. Зак. 650

Подп. к печ. 5.V-59 г.

Тираж 945 Цена 50 коп.