Стандарты и синтезаторы частоты измерительного сигнала

Генераторы измерительных сигналов (автогенераторы) (ГИС)

При испытаниях, исследованиях, изме­рениях режимов различных радиоэлектрон­ных схем необходимы источники сигналов самых разнообразных частот и форм. С по­мощью этих источников, называемых измерительными генераторами сигналов, определяют характеристики устройств (# амплитуду, частоту, коэффици­ент шума) методом сравнения, используя источник в качестве меры, градуируют измерительные приборы, в частности вольтметры; имити­руют сигналы, поступающие в исследуемую аппаратуру.

Измерительные генераторы сигналов отличаются от обычных генераторов воз­можностью точной установки и регулировки в широких пределах выходных параметров, их высокой стабильностью и наличием измерительных приборов, контро­лирующих определенные параметры сиг­налов.

Классификация ГИС по ви­дам (ГОСТ 15094-69):

· Г3 - низкочастотные, к которым отно­сятся источники гармонических (не)модулированных сигналов с частотой до 200 кГц;

· Г4 - высокочастотные - источники сигналов высоких и сверхвысоких частот;

· Г5 - генераторы импульсов — источники одиночных или периодических видеоимпуль­сов прямоугольной формы;

· Г6 - генерато­ры сигналов специальной формы (пилообраз­ной, синус-квадратной);

· Г8 - гене­раторы качающейся частоты (свип-генераторы) —частота которых автоматически изменяется в пределах устанавливаемой полосы частот;

· Г2 - генераторы шумовых сигналов.

Классификация по трем ос­новным признакам (ГОСТ 9788-69)

1) в зависимости от диапазона частот:

- инфранизкочастотные (до 20 Гц),

- низкочастотные (20 Гц - 200 кГц),

- высокочастотные (30 кГц - 30 МГц),

- сверхвысокочас­тотные с коаксиальным выходом (30 МГц - 10 ГГц),

- сверхвысокочас­тотные с волноводный выходом (свыше 10 ГГц);

2) по виду модуляции:

- амплитудная синусоидальная

- частотная синусоидальная

- импульсная

- частотная манипуляция,

- фазовая манипуляция,

- несколькими ви­дами манипуляции,

- комбинированная мо­дуляция(одновременное осуществление двух или более видов модуляции);

3) по основной погрешности основных параметров

- уровня выходного сигнала на­пряжения/мощности - U-параметры / Р-параметры;

- амплитудной модуляции - АМ-параметры;

- частотной модуляции - FM-параметры;

- импульсной модуляции - РМ-параметры;

- частотной манипуляции - FT-параметры;

- фазовой манипуляции — VT-napaметры.

Синтезатор частоты – устройство, преобразующее гармоническое колебание опорного источника u0(t), частота f₀ которого принимается за эталонную, в почти гармоническое колебание u_вых(t) с частотой f_вых.

Стандарт частоты́ — высокостабильный по частоте источник электромагнитных сигналов. Стандарты частоты используются в качестве вторичных или рабочих эталонов в метрологических измерениях, а также при производстве высокоточных средств измерений частоты и времени. Стандарты частоты делятся на:

1) стандарты радиодиапазона:

- активные - где к излучению электромагнитных волн приводят квантовые переходы атомов, молекул или ионов из одного энергетического диапазона в другой. Частота данного излучения и служит стандартом (опорной частотой), по которому сверяют и синхронизируют устройства

- пассивные - где основой измерения является сравнение частоты колебаний внешнего источника (генератора) с частотой спектральных линий (частотой колебаний, соответствующей определенному квантовому переходу для определенной группы атомов).

2) оптические стандарты:

Самым распространенным оптическим стандартом частоты является рубидиевый - прибор, генерирующий сигналы разных видов и частоты и позволяющий синхронизировать работу многих сложных устройств и приборов, таких, как ГЛОНАСС и GPS. Рубидиевые стандарты частоты отличаются высокой точностью и надежностью, т.к в основе стабилизации частоты в них лежат квантовые переходы в рубидиевом полупроводнике. По принципу действия делятся на кварцевые и квантовые. В рубидиевых стандартах частоты оптического диапазона источником стабильных колебаний является лазер, работающий в особом режиме. Данные устройства используются гораздо шире и чаще радиодиапазонных стандартов частоты, так как отличаются большей устойчивостью сигнала и стабильностью частотных колебаний. Кроме того, принцип их действия позволяет совмещать в одном приборе сразу два стандарта – частотный (время колебаний) и волновой (измерение длины волны).