Как определять резонансную частоту кварцевого резонатора по радиоизмерительным приборам в любительских условиях
Кварцевый резонатор (рис.1,а) может быть представлен эквивалент-вой схемой в виде последовательного контура RкLкСк, шунтированного емкостями металлизированных поверхностей и кварцедержателя Со, а также емкостью монтажа См (рис.1,б).
Puc.1
Динамическое сопротивление Rк индуктивность Lк и емкость Ск определяются частотой механического резонанса кварцевой пластины и величиной потерь, имеющих место в резонаторе. Величина емкости Со определяется геометрическими размерами и физическими свойствами пластины и конструкцией кварцедержателя, для каждого резонатора она является постоянной величиной. Емкость См зависит от конструкции панельки, расположения проводов, емкости между точками подключения резонатора к прибору и т. д.
Резонатор согласно эквивалентной схеме может рассматриваться или как последовательный контур RкLкСк, или как параллельный контур RкLкCк(Сo+См'). В соответствии с этим и определяется поведение резонатора на разных частотах.
На рис.2 приведена зависимость реактивного сопротивления резонатора от частоты приложенного к нему переменного напряжения. При низких частотах решающее значение имеет емкость Ск, резонатор ведет себя как емкость.
Puc.2
По мере повышения частоты емкостное сопротивление уменьшается, и на некоторой частоте fпосл, называемой частотой последовательного резонанса или резонансной частотой резонатора, оно становится равным нулю. Резонатор проявляет свойства последовательного контура, его полное сопротивление минимально и равно активному сопротивлению Rк. Частота последовательного резонанса равна
При дальнейшем повышении частоты увеличивается индуктивное сопротивление резонатора, и на частоте fпар резонатор приобретает свойства параллельного контура, имеющего при резонансе бесконечно большие и равные по абсолютной величине индуктивное и емкостное сопротивления.
При еще большем повышении частоты начинает сказываться шунтирующее действие емкостей Со и См, и резонатор действует как конденсатор малой емкости.
Частота параллельного резонанса выразится формулой
Как видно из формулы, частота fпар зависит от емкости См, поэтому может меняться в некоторых пределах.
Отношение частот параллельного и последовательного резонанса определится выражением:
Разность между этими частотами невелика, максимальная разность близка к 0,4% от частоты последовательного резонанса.
Следовательно, измерение резонансной частоты кварцевого резонатора по приборам можно производить теми же методами, которые применяются для определения резонансной частоты контуров.
Для определения частоты последовательного резонанса резонатора его включают между выходом сигнал-генератора и входом лампового вольтметра высокой частоты (рис.3). Выходное напряжение генератора должно быть порядка 100 мв, вольтметр устанавливается на предел измерения 1-8 в. При частоте генератора, равной fпосл стрелка вольтметра резко отклоняется вправо. Из-за высокой добротности кварцевого резонатора полоса пропускаемых им частот очень узка, поэтому изменять частоту генератора следует медленно, в противном случае вольтметр из-за своей инерционности не успевает среагировать на полученный короткий импульс напряжения.
Puc.3
Погрешность измерения частоты при таком способе определяется погрешностью градуировки генератора. Недостатком способа является значительное время, затрачиваемое на прохождение диапазонов генератора.
Следует иметь в виду, что некоторые резонаторы имеют побочные резонансные частоты, но при этих частотах показания вольтметра значительно ниже показаний, получаемых на основной резонансной частоте.
Радио N 9 1966 г., c.62.
