Аппаратура для частотных и временных измерений. Под ред. | А. П. Горшкова. Изд-во «Советское радио», 1971, 336 стр., ;j т. 12000 экз., ц. 1 р. 28 к. |
Авторы: I Благов В. А. I, Домбровский А. С., Зайцев В. Н., Пантелеев А. В., Ульянов А. А., Фатеев Б. П.
В книге излагаются основные вопросы, связанные с проектированием радиоизмерительных приборов для высокоточных изме рений частоты и времени и использованием их при проведении измерений.
В ней рассматриваются методы проектирования и расчета высокостабильных кварцевых генераторов, квантово-механических стандартов частоты, синтезаторов частоты, приемников сигналов эталонных частот, компараторов частот и фазы, электронносчет-ных частотомеров, переносчиков и преобразователей частоты для расширения диапазона частот, измеряемых электронносчетными частотомерами. Описываются методы измерений частотных характеристик сигналов, высокостабильных по частоте, а также некоторых физических величин с использованием частотно-измерительной аппаратуры. Изложение проводится на примерах современных; радиоизмерительных приборов. 1
Книга предназначена для инженеров и научных работников,, разрабатывающих аппаратуру для частотных и временных изме^ рений, а также для инженерно-технических работников, связан] ных с эксплуатацией. Она может быть полезна также студента^ соответствующих специальностей вузов. 26 табл., 287 рис., библ. 114 назв.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемая читателю книга является одним из изданий серии «Радиоэлектронные измерительные приборы», выпускаемой издательством «Советское радио». В ней излагаются основы теории и методы проектирования аппаратуры, предназначенной для измерений в области радиочастотного диапазона.
Развитие ряда направлений науки и техники определяется точностью временных и частотных измерений. Из шести основных физических единиц (длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура и сила света) эталоны времени и его производной — частоты — являются самыми точными. Если в 1918 г. благодаря применению камертонного генератора была достигнута точность порядка 10~4, то в 30—50-х годах она была доведена до 10~8 [4]. Такой скачок был связан с использованием кристаллов кварца для стабилизации частоты. Начиная с 50-х годов, наблюдается существенное повышение точности измерений частоты и времени, которое обусловлено применением квантовых генераторов.
Наряду с совершенствованием эталонов улучшились характеристики серийных приборов для измерения частоты и времени. В настоящее время цифровые измерители частоты обеспечивают погрешность измерений ±5-Ю-10 в диапазоне до 70 ГГц; при измерениях интервалов времени достигнута разрешающая способность в 1 не. Измерительные синтезаторы частот работают в диапазоне 0—500 МГц и управляются (по частоте выходного сигнала) ЦВМ в 8—10 разрядах со временем переключения менее 1 мс. Аппаратура сличения частот местных источников сигналов с эталонными частотами, передаваемыми по радио, имеет относительное разрешение ±5- 10~и за сутки. Сравнение частот двух местных источников может быть произведено за 100 с с относительной разрешающей способностью 1 • 10~13. Результаты измерений регистрируются аналоговыми и цифровыми самопишущими приборами [3].
Область применения частотно-измерительной аппаратуры непрерывно расширяется. И даже измерения ряда электрических и неэлектрических единиц стремятся привести к измерениям частоты.
Авторы считают своим приятным долгом выразить благодарность доктору технических наук Лейкину А. Я- и кандидату техниче-ких наук Титову В. Н. за ценные замечания, которые они сделали
АНГГГоНЗИ^°ВаНИИ даннои книги. а также члену-корреспонденту '-^СР Троицкому В. С. и докторам технических наук Валитову Р. А., замеНЯК°ВУ П' Г> Жаботинскому М. Е., Сморгонскому В. Я. за те D ания и материалы, которые они любезно предоставили авто-v M в процессе подготовки данной книги.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................ 3
Основные обозначения........................ 4
Введение............................... 7
8.1. Общие сведения об измерении частоты сигналов, стабильных по ча-
стоте ............................. 7
8.2. Термины, определения, обозначения..............12
Литература..........................15
Глава 1. КВАРЦЕВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ.............. 16
1.1. Общие введения и схемы . . .............. 16
1.2. Механизм изменения характеристик выходного сигнала ... 22
1.3. Расчет элементов структурной схемы кварцевого генератора 25
1.4. Кварцевые генераторы для частотно-измерительной аппаратуры 30 Литература.......................... 35
Глава 2. КВАНТОВЫЕ СТАНДАРТЫ ЧАСТОТЫ........ 36
2.1. Назначение, характеристики и физические основы .... 36
2.2. Структурные схемы квантовых стандартов частоты .... 37
2.3. Кратковременная нестабильность частоты сигнала квантового стандарта частоты.................... 42
2.4. Квантовый генератор на аммиаке............. 45
2.5. Квантовый генератор на пучке атомов водорода...... 51
2.6. Атомно-лучевая трубка на цезии (АЛТ)......... 55
2.7. Рубидиевый дискриминатор с оптической накачкой .... б7)
2.8. Стандарт частоты молекулярный 41-12.......... 64
2.9. Стандарт частоты водородный 41-34...........67
2.10. Квантовые стандарты частоты с квантовыми дискриминаторами 74
Литература..........................76
Глава 3. СИНТЕЗАТОРЫ ЧАСТОТ ................78
3.1. Назначение, характеристики, схемы...........78
3.2. Нестабильность частоты выходного сигнала синтезатора . . 88
3.3. Спектральные свойства выходного сигнала синтезатора . . . 103
3.4. Расчет и схемы основных узлов ЧД с активным фильтром ПО
3.5. Расчет и схемы основных узлов ЧД с пассивными фильтрами 118
3.6. Синтезаторы частот....................123
Литература........................ 128
Глава 4. ПРИЕМНИКИ — ФАЗОВЫЕ КОМПАРАТОРЫ
СДВ ДИАПАЗОНА ......................... 129
4.1. Назначение, характеристики, схемы............ 129
4.2. Погрешность сравнения частот............... 135
4.3. Расчет узлов следящей системы.............. 139
4.4. Приемник — фазовый компаратор 47-4.......... 145
Литература........................... 146
333
Глава 5. КОМПАРАТОРЫ ЧАСТОТЫ...... ,........149
5.1. Назначение, характеристики, схемы............ 149
5.2. Погрешность сличения частот............... 152
5.3. Расчет узлов компаратора частоты............. 154
5.4. Компаратор частоты 47-5................ 163
Литература.......................... 165
Глава 6. ЭЛЕКТРОННОСЧЕТНЫЕ (ЦИФРОВЫЕ) ИЗМЕРИТЕЛИ ЧАСТОТЫ И ВРЕМЕНИ......................167
6.1. Назначения, характеристики, схемы............167
6.2. Погрешность измерений ЭСЧ...............174
6.3. Пересчетные декады электронносчетного частотомера . . . 178
6.4. Быстродействие пересчетных декад.............183
6.5. Система индикации для пересчетных декад........190
6.6. Расчет основных узлов электронносчетных частотомеров ... 191
6.7. Электронносчетный частотомер 43-19...........194
Литература..........................197
Глава 7. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ К ЭЛЕКТРОННО-СЧЕТНЫМ ЧАСТОТОМЕРАМ....................199
7.1. Назначение, характеристики, схемы............199
7.2. Погрешность измерения частоты сигналов с использованием преобразователей частоты.................208
7.3. Расчет и проектирование основных узлов преобразователей
с дискретным гетеродинным преобразованием частоты .... 210
7.4. Переносчики частоты 46-11 и 46-13...........219
Литература..........................221
Глава 8. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ, СЛИЧЕНИЯ ЧАСТОТ
И ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ЧАСТОТЫ...........222
8.1. Измерение времени....................222
8.2. Измерение интервалов времени, определение момента событий
и выдача информации о моменте события......... 232
8.3. Измерение действительного значения частоты сигнала . . . 237
8.4. Измерение кратковременной нестабильности частоты сигнала 246 Литература......................... 250
Глава 9. ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ И ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН.....252
9.1. Измерение среднего значения несущей частоты импульсно-модулированных сигналов.................252
9.2. Измерение девиации частоты с использованием электронно-счетного частотомера................... 259
9.3. Измерения, выполняемые с помощью ЭСЧ и датчиков-преобразователей .....................264
9.4. Радиоспектроскопия....................272
9.5. Измерение параметров кварцевых генераторов......274
9.6. Имитация радиотехнических сигналов...........277
Литература..........................283
Глава 10. КОНСТРУИРОВАНИЕ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ И ВРЕМЕНИ...................284
10.1. Общий подход при конструировании...........284
10.2. Предварительное определение веса и габаритов приборов . . 285
10.3. Габаритные размеры приборов..............287
10.4. Конструкция приборных корпусов........... . 291
334 .
10.5. Размещение элементов схемотехники и конструкции в бесфутлярном приборе....................294
10.6. Тепловой режим прибора.................298
Приложение. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЧАСТОТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ...............................301
П.1. Математическое описание сигнала, стабильного по частоте 301 П.2. Частота сигнала и ее флуктуационные характеристики . . . 304 П.З. Энергетический спектр сигнала и его связь с флуктуационными
характеристиками частоты сигнала............310
П.4. Основы измерений усредненного значения частоты сигнала 314 П.5. Оценка флуктуационных характеристик частоты сигнала 318
П.6. Погрешность измерения частоты сигнала.........322
П.7. Погрешность оценки дисперсий флуктуационных характеристик частоты сигнала..................324
П.8. Оценка характеристик частоты сигналов однотипной группы
приборов.........................327
Литература ........................
Предметный указатель..................
330
Цена: 300руб.
