Гетеродинный метод

Суть этого метода, позволяющего измерять частоту с высокой степенью точности (10^-5-10^-6), заключается в сравнении исследуемой частоты с частотой перестраиваемого гетеродина, который заранее отградуирован. Такие приборы относятся к группе Ч4 и называются гетеродинными частотомерами. Их область применения - диапазон высоких и сверхвысоких частот.

Функциональная схема гетеродинного частотомера приведена на рис.40.

В положении переключателя "Калибровка" осуществляется градуировка гетеродина Гет по кварцевому генератору КГ. Гетеродин представляет собой перестраиваемый LC- генератор высокой стабильности, а кварцевый генератор настроен на фиксированную частоту f_кв.

Частоты обоих генераторов подаются на смеситель См - нелинейный элемент, на выходе которого появляются комбинационные частоты  nf_г  mf_кв. Установив на шкале гетеродина опорные значения частот, соответствующие кварцевым опорным точкам, плавно подстраивают частоту гетеродина до появления "нулевых биений" (частот порядка 20Гц). Для повышения чувствительности используется усилитель УНЧ.

Опорные частоты ( при nf_г = mf_кв, где n и m – любые целые числа) фиксируются индикатором Инд, качестве которого может быть использован телефон, стрелочный прибор, осциллограф, светодиод и т.п.

В режиме "Измерение" на смеситель подаются измеряемая частота f_х и частота гетеродина f_г. Равенство частот так же определяется по нулевым биениям f→0. Отсчет показаний производится по градуированной шкале гетеродина.

Погрешности гетеродинных частотомеров определяются погрешностью кварцевого генератора и градуировки гетеродина, точностью фиксации равенства частот.

Гетеродинные переносчики частоты используются для расширения частотного диапазона цифровых частотомеров в сторону высоких частот. Функциональная схема переносчика аналогична приведенной, только к выходу смесителя подключается электронно-счетный частотомер. Целью настройки гетеродина в этом случае является снижение измеряемой частоты до области рабочих частот частотомера. Например, частота 10ГГц не может быть измерена большинством цифровых частотомеров. Настроив гетеродин на частоту f_г=9,9..9,0ГГц на выходе смесителя получим разностную частоту f=0,1-1ГГц. Зная частоту настройки гетеродина и измерив f частотомером можно определить частоту f_х.

2. Конденсаторные частотомеры

Конденсаторные частотомеры, реализующие метод заряда и разряда образцового конденсатора, так же относятся к группе Ч4-. Принцип работы заключается в измерении тока конденсатора, переменно переключаемого с заряда на заряд с частотой измерений (рис.41).

Конденсатор С₀ с помощью ключа (положение1) заряжается от источника GB через токоограничивающий резистор R до напряжения и разряжается через магнитоэлектрический прибор (положение 2) до .

Следовательно, количество электричества подводимое к конденсатору и отдаваемое прибору за один такт переключения , где  . Если частота переключений за 1 секунду равна , то , т.е. ток протекающий через прибор прямо пропорционален .

Частотомеры этого типа используются на частотах 10-10⁶Гц и обеспечивают погрешность 2-3%. Для увеличения точности измерений в частотомеры встраиваются калибровочные генераторы образцовой частоты. В качестве примера можно привести частотомер Ч4-7.