71. Измерение высоких и сверхвысоких частот.

Основным фактором, ограничивающим максимальное значение , является быстродействие счётчика импульсов, которое для двоично-десятичных счетчиков зависит от быстродействия декады младшего разряда. Верхняя граничная частота декад определяется потенциальными возможностями активных элементов и принятыми схемными решениями (например, переход от асинхронных к синхронным или кольцевым счётчикам). В серийно выпускаемых ЦЧ она не превышает 150 МГц. Таким образом, измерение > 150 МГц требует принятия специальных мер и дополнения базовой схемы (рисунок 4.3) соответствующими функциональными узлами. Применяют два способа расширения диапазона измеряемых в сторону ВЧ и СВЧ: предварительное деление частоты входного сигнала и дополнение ЦЧ гетеродинными преобразователями частоты.

Предварительное деление позволяет расширить диапазон измеряемых , если в качестве делителей частоты использовать двоичные делители, быстро быстродействие которых выше, чем у декадных. С их помощью можно получить коэффициент деления , а для обеспечения прямого отсчёта требуется, что бы он был равен . Поэтому двоичные делители дополняют делителями с коэффициентом деления . Возможности этого способа ограничены быстродействием двоичных делителей и позволяют расширить диапазон измеряемых лишь до значений (1…2) ГГц.

Дальнейшее расширение диапазона требует переноса в область промежуточных (разностных) частот ( ) с помощью гетеродинных преобразователей частоты. Гетеродинные преобразователи могут быть двух модификаций: дискретные преобразователи и преобразователи-переносчики.

Структурная схема дискретного гетеродинного преобразователя частоты имеет следующий вид (рисунок 4.5)

Рисунок 4.5 – Структурная схема дискретного гетеродинного преобразователя частоты

Сигналом гетеродина являются гармоники сигнала опорного гетеродина ЦЧ, формируемые с помощью генератора гармоник (нелинейный элемент). Перестраиваемый фильтр выделяет такую гармонику , при которой МГц, и попадает в полосу пропускания УПЧ. Значение измеряется ЦЧ, а значение отсчитывается по шкале элемента перестройки фильтра. Таким образом, измеряемое значение .

В преобразователях-переносчиках измеряемая частота сравнивается с частотой n-й гармоники сигнала вспомогательного гетеродина ( ). Для уменьшения погрешности преобразования сравнение и осуществляется с помощью системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) гетеродина. Пример структурной схемы переносчика частоты с кольцом ФАПЧ приведен на рисунке 4.6:

Рисунок 4.6 – Структурная схема преобразователя-переносчика частоты

Сигналом ошибки системы ФАПЧ является выходное напряжение фазового детектора (ФД), образующееся при . Это напряжение через фильтр нижних частот (ФНЧ) подается на УУ (УПТ с реактивным элементом). С помощью УУ частота гетеродина изменяется до тех пор, пока не наступит режим захвата. В режиме захвата и далее в режиме удержания частоты обеспечивается точное выполнение равенства . Установленное значение измеряется ЦЧ, и, следовательно, .