Устройство для измерения параметров кварцевых резонаторов

О П И С А Н И Е (и) 516003ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сею Советскик Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 30,05.76. Бюллетень Ле 20Дата опубликования описания 30,07.76 Госуларственныи номитп Совета Уинистров СССР(088.8) по делам изобретени крыти," Авторыизобретения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КВАР 1 ЕВЫХ РЕЗОНАТОР АРАМЕТРОВ 2 Изобре ной техни мерения наторов. Изв ест рических наторов,дуляцией Однакоение относится к радиоизме ке и может использоватьсяпараметров пьезоэлектрически телья из- резоно устройст параметров содержаще задающегов известт о для измерения пьезокерамических систему с частотногенератора 1.м устройстве невь лект- резой мосок 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, подключенный и индикатору фазы и входууправляемого генератора высокой частоты, а также блок авторегулирования мощности рассеяния, соединенный с вторым входом управляемого аттенюатора, и блок индикации 21.Известное устройство имеет недостаточную производительность и точность измерения как параметров кварцевого резонатора, так и мощности рассеивания на нем.Цель изобретения - повышение точностиизмерения параметров кварцевого резонатора 5 и мощности, рассеиваемой на нем в процессеизмерения, а также повышение производительности, удобства обслуживания.Для этого в предлагаемое устройство введены последовательно соединенные третий сме ситель и фазовращатель, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, причем один из входов третьего смесителя подключен к потенциальному электроду исследуемого кварцевого резонатора мостового 15 четырехполюснпка, а другой - к выходу синхронного гетеродина, выходы второго и третьего смесителей подключены к блоку индикации, который соединен с блоком авторегулирования мощности рассеяния. Кроме того, 20 блок индикации содержит цепь из последовательно соединенных логарифмического блока, блока сложения и индикатора могцпости рассеяния, вход которой соединен с выходом второго смесителя, а также цепь из последова тельно соединенных второго логарифмического блока, блока вычитания и индикатора динамического сопротивления, вход которой соединен с выходом третьего смесителя, причем выход логарифмического блока подключен к 30 второму входу блока вычитания, а выход второго логарифмического блока подключен к второму входу блока сложения, выход которого связан с блоком авторегулировапия мощности рассеяния.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит управляемый генератор 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 четы рехполюсник, подключен вход третьего смесителя 8, Вторые входы смесителей 7 и 8 подключены к синхронному гетеро- дину 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 управления генератора 1. Сигналы с выходов логарифмических блоков 11 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 сложения 15 кроме этого соединяется через блок 19 авторсгулирования мощности рассеяния с входом управления аттенюатора 2,Устройство работает следующим 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 динамиче, кого сопротивлсни. При перестройке генераторавверх по частоте происходит возбуждение кварцевого резонатора в мостовом четырехполюснике 3. При возбуждении кварцевого резонатора происходит разбаланс плеч моста, и напряжение (/, на дифференциальном выходе трансформатора прямо пропорционально току разбалапса. Так как в предлагаемой схеме моста тока разбаланса прямо пропорционально зависит от экьивалентного сопротивления динамической ветви Я, то на частоте последовательного резонанса напряжение (/на выходной обмотке прямо пропорциональнотоку 1, через динамическое сопротивление Р 1кварцевого резонатора, т. е,5 (г -К где К - коэффициент пропорциональности,определяемый параметрами мостового четырехполюсника 3.10 На частоте последовательного резонансакварцевого резонатора выполняются следующие соотношения:для мощности, рассеиваемой на кварцевомрезонаторе,р,:=- Ь, 7: ( С, К(1) для величины динамического сопротивлениякварцевого резонатораЦ С,201 2 К(2) где (/, - напряжение, снимаемое с потенциального электрода кварцевого резонатора.С учетом обобщенной расстройкиК, (1 + /а). (3)г Соотношения (1), (2) и (3) определяют 30 возможности предлагаемого устройства дляизмерения параметров кварцевых резонаторог.Информация об амплитудно-фазовых соотношениях на выходах мостовой схемы перено сится на промежуточные частоты при помощисмесителей 7, 8 и синхронного гетеродина 6.Частота синхронного гетеродина 6 следит за частотой генератора 1 так, чтобы разница между ними была постоянной и равнялась 40 промежуточной. С этой целью гетеродин 6 охвачен кольцом частотной автоподстройки, состоящей из смесителя 4 и частотного дискриминатора 5, выходной сигнал которого управляет частотой гетсродина 6. Фазоврагцатели 9 45 и 10, фазовый детектор 13 и индикатор фазы11 необходимы для настройки кольца фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) генератора 1 на пуль фазовой характеристики исследуемого кварцевого резонатора, находящегося в 50 мосте 3. Сигналы промежуточной частоты навыходах смесителей 7 и 8 имеют большой динамический диапазон изменения по уровню напряжения из-за широких пределов измеряемых мощностей и величин динамического со противления кварцевых резонаторов. Поэтомудля обеспечения измерения всех типов кварцевых резонаторов выходные сигналы смесителей поступают на логарифмические блоки 11 и 12. Сумма логарифмов величин сигналов с 60 выходов моста 3, исходя из выражения (1),дает информацию с мощности рассеяния нг кварцевом резонаторе, а разность дает инфор манию о величине динамического сопротивле.ния кварцевого резонатора. Суммирование и 05 вычитание осуществляется при помощи био.ков 15 и 16. Величины мощности и сопротивления индицируются соответственно индикаторами 17 и 18,Сигнал с выхода блока сложения 15 поступает, кроме того, на вход блока 19 авторегулирования мощности, при помощи которого управляется и поддерживается заданная величина мощности, рассеиваемой на кварцевом резонаторе путем изменения коэффициента передачи электронного аттенюатора 2.Фазовращатель 10 в кольце ФАПЧ генератора 1 необходим для измерения добротности кварцевых резонаторов по полосе пропускания кварцевого резонатора. Для этого при помощи фиксированного фазовращателя вводится фазовый сдвиг сигнала величиной 45 или кратный этой величине. Ф ор мул а изобретения1. 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 смеси- тель, второй вход которого соединен с выходом мостового четырехполюсника, регулируемый фазовращатель, фазовый детектор, подключенный к индикатору фазы и входу управляемого генератора высокой частоты, а также блок авторегулирования мощности рассеяния,соединенный с вторым входом управляемого аттенюатора, и блок индикации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности, в него введены пос ледовательно соединенные третий смеситель ифазовращатель, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, причем один из входов третьего смесителя подключен к потенциальному электроду исследуемого 10 кварцевого резонатора мостового четырехполюсника, а другой - к выходу синхронного гетеродина, выходы второго и третьего смесителей подключены к блоку индикации, который соединен с блоком авторегулированпя 15 мощности рассеяния.2. Устройство по п. 1, о тл и ч а ю щеесятем, что блок индикации содержит цепь из последовательно соединенных логарифмического блока, блока сложения и индикатора 20 мощности рассеяния, вход которой соединен свыходом второго смесителя, а также цепь из последовательно соединенных второго логарифмического блока, блока вычитания и индикатора динамического сопротивления, вход 25 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, вы ход которого связан с блоком авторегулирования мощности рассеяния.Источники, принятые во внимание при экспертизе:1. Лвт, св.202248, б 010 31/11, 1967.35 2. Магсопу 1 пэ 1 гпгпеп 11 оп, о 1 11,4, р. 4,1968.