Частотомеры — это контрольно-измерительные приборы, используемые для обеспечения очень точных измерений частоты сигнала.
Частотомеры — это испытательные приборы, используемые во многих приложениях, связанных с радиочастотной техникой, для очень точного измерения частоты сигналов. Эти частотомеры и счетчики-таймеры широко используются в различных областях испытаний электроники для измерения частоты повторяющихся сигналов, а также для измерения времени между фронтами цифровых сигналов. Хотя фактические требования и приложения для ВЧ-счетчиков частоты и таймеров различаются, они используют одну и ту же базовую схему с некоторой простой внутренней реконфигурацией, и в результате иногда ВЧ-счетчики частоты также могут действовать как таймеры. Как правило, счетчики очень высоких частот RF не имеют функции таймера. Эти тестовые приборы широко доступны, и их часто можно купить по очень конкурентоспособным ценам. Однако помните, что стоимость — это еще не все, и дешевое тестовое оборудование может дать плохие результаты.
Внедрение цифрового частотомера
До появления цифрового частотомера измерение частот было значительно сложнее и должно быть менее точным. Используемое радиочастотное испытательное оборудование было гораздо более примитивным. Использовался ряд подходов. Самый простой из них назывался абсорбционным волномером. Эта часть испытательного оборудования представляла собой просто настроенную схему, к которой были подключены диодный выпрямитель и измеритель. По сути, это обнаруживало передачи высокой мощности и давало общее представление об их частоте при отклонении измерителя.
Если требовались более точные измерения частоты, использовалось устройство, называемое гетеродинным частотомером или волномером. Это форма испытательного оборудования, в котором используется кварцевый генератор для подачи калибровочного сигнала — обычно с кварцевыми резонаторами 1 МГц и 100 кГц, которые позволяют калибровать внутренний генератор каждые 100 кГц.
Волномер можно использовать для создания сигнала, который может проверять частоту приемника. В качестве альтернативы при использовании с передатчиком передаваемый сигнал будет улавливаться волномером и прослушиваться как гетеродин в наушниках волномера. Опять же, точный осциллятор, используемый в волномере, гарантирует точное определение частоты сигнала.
В первых представленных счетчиках частоты в качестве индикаторов использовались газоразрядные лампы, но они были способны обеспечить гораздо более быстрое средство измерения частоты, чем это было ранее возможно с помощью гетеродинных частотомеров. Цифровые счетчики частоты быстро развивались по мере совершенствования технологий, увеличивая максимальную частоту работы, улучшая запуск и обеспечивая более легко видимые формы отображения.
Что такое ВЧ частотомер: основы
По сути, частотомер — это прибор для проверки электроники, который работает путем подсчета количества раз, когда сигнал проходит заданную точку напряжения — точку срабатывания — за заданное время. Некоторые счетчики частоты имеют точки запуска, которые можно установить, но большинство из них автоматически устанавливают запуск — часто вокруг точки пересечения нуля.
Чтобы проиллюстрировать операцию, если время, в течение которого счетчик частоты настроен на подсчет, составляет секунду, т. е. время стробирования, равное секунде, и сигнал пересекает точку запуска сто раз, будет сто повторений сигнала в в секунду, т.е. его частота равна 100 Герц.
Если бы использовалась та же форма волны, но время стробирования было уменьшено до десятых долей секунды, то было бы видно только десять повторений. Схема легко приспосабливается к этому, и схема может сделать вывод, что за десятую долю секунды видно десять повторений, тогда частота волны составляет 100 Гц.
Существует баланс между получением точного подсчета и продолжительностью ворот. При времени стробирования в десятую долю секунды и сигнале 100 Гц будет подсчитано только десять пересечений, тогда как при времени стробирования в секунду будет подсчитано 100 пересечений. В зависимости от того, где время строба падает по отношению к входящему сигналу, можно видеть, что более длинное время строба будет более точным. Проблема с более длительным временем шлюза заключается в том, что скорость обновления не такая высокая, но во многих ситуациях это может не быть проблемой.
Продолжительность времени ворот имеет решающее значение. Обычно сигнал для затвора берется от кварцевого генератора той или иной формы, чтобы обеспечить точное время. Часто для обеспечения наилучшей точности используются TCXO (кварцевые генераторы с регулируемой температурой) или OCXO (кварцевые генераторы с регулируемой температурой). Другая проблема с этими частотомерами может заключаться в том, что шум в сигнале может привести к регистрации ложных отсчетов. Часто тщательная разработка входной схемы может помочь гарантировать, что эти ложные подсчеты будут происходить очень редко.
Приложения для измерения частоты ВЧ
ВЧ-счетчики частоты используются во многих приложениях, где необходимо измерять частоты радиочастотных или даже звуковых сигналов. Некоторые приложения могут включать:
- Измерение частоты несущей передатчика.
- Измерение частоты генератора в цепи.
- Измерить частоту сигнала на линии
- Любое приложение, в котором необходимо измерить частоту устойчивого повторяющегося сигнала.
Чтобы иметь возможность измерять частоту радиочастотного сигнала с помощью частотомера, необходимо выполнить несколько предварительных условий.
- Частота должна быть постоянной, т.е. не меняющейся.
- К сигналу не следует применять модуляцию, так как это помешает правильному счету.
- Сигнал должен иметь достаточную амплитуду – обычно подходят сигналы выше половины вольта.
- Сигналы не должны быть настолько сильными, чтобы они перегружали вход — проверьте спецификацию производителя, если сомневаетесь.
Типы частотомера
Хотя счетчики частоты могут показаться очень простыми, существует несколько различных типов. Каждый из них применим к своей ситуации и способен обеспечить очень хорошее обслуживание.
- Настольный частотомер: настольный частотомер является наиболее часто используемым форматом для этого типа электронного испытательного оборудования.
- Частотомер в формате PXI: Наряду со многими другими элементами испытательного оборудования можно получить частотомер в формате PXI. Система PXI представляет собой стоечную систему для систем тестирования и управления. Измерительные приборы в виде карты PXI, а в этом случае частотомер или таймер PXI могут быть вставлены в стойку PXI. Таким образом, частотомер в формате PXI может стать частью сложной общей испытательной системы.
- Портативный частотомер: технология частотомера не обязательно должна быть большой, и доступно несколько портативных частотомеров.
- Частотомер в цифровом мультиметре. Некоторые цифровые мультиметры имеют функцию частотомера. Когда он включен в цифровой мультиметр, обычно он будет относительно простым. Как правило, коаксиальное радиочастотное соединение недоступно, и это будет означать, что необходимо будет использовать тестовые щупы, что может привести к случайным срабатываниям и ложным срабатываниям подсчета, что сделает показания менее точными. Кроме того, в цифровом мультиметре не будет точной временной базы, и это также будет означать, что результаты не будут особенно точными. Тем не менее, их будет более чем достаточно для многих показаний, особенно при поиске неисправностей или вообще при желании посмотреть общие показания частоты.
- Панельный измеритель: счетчики частоты и таймеры доступны в модулях для панельного монтажа. Они могут быть включены в более крупные элементы оборудования, где их можно использовать для подсчета частоты или временных интервалов. Эти таймеры частотомера можно приобрести относительно дешево.
Каким бы ни был фактический формат счетчика частоты в формате PXI, используются одни и те же основные методы, и таймер счетчика частоты будет работать в основном одинаково. ВЧ-счетчики частоты являются широко используемой частью контрольно-измерительной аппаратуры электроники. Они используются для многих радиочастотных измерений. Хотя анализаторы спектра также могут выполнять измерения частоты, а современные анализаторы могут снимать очень точные показания, ВЧ-частотомеры относительно дешевы и обеспечивают измерения, которые являются такими же точными или более точными. Они широко используются в качестве стендового испытательного оборудования. Счетчики-таймеры также широко используются в качестве контрольно-измерительных приборов, используемых для измерения интервалов, и их можно использовать для очень точных измерений.