So bestimmen Sie die Resonanzfrequenz eines Schwingquarzes mit Funkmessgeräten. Schema, Beschreibung

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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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So bestimmen Sie die Resonanzfrequenz eines Quarzresonators mit Funkmessgeräten unter Amateurbedingungen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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Ein Quarzresonator (Abb. 1a) kann durch ein Ersatzschaltbild in Form einer Reihenschaltung RkLkSk dargestellt werden, die durch Kapazitäten von metallisierten Oberflächen und einem Quarzhalter Co sowie durch eine Montagekapazität Cm (Abb. 1b) überbrückt wird.

So bestimmen Sie die Resonanzfrequenz eines Quarzresonators mit Funkmessgeräten unter Amateurbedingungen
Ris.1

Der dynamische Widerstand Rk, die Induktivität Lk und die Kapazität Sk werden durch die mechanische Resonanzfrequenz der Quarzplatte und die Höhe der im Resonator auftretenden Verluste bestimmt. Der Wert der Kapazität Co wird durch die geometrischen Abmessungen und physikalischen Eigenschaften der Platte und die Bauform des Quarzhalters bestimmt, er ist für jeden Resonator ein konstanter Wert. Die Kapazität Cm hängt von der Konstruktion der Buchse, der Position der Drähte, der Kapazität zwischen den Verbindungspunkten des Resonators zum Gerät usw. ab.

Der Resonator nach dem Ersatzschaltbild kann entweder als Reihenschaltung RkLkKk oder als Parallelschaltung RkLkKk(Сo+См') betrachtet werden. Dementsprechend wird das Verhalten des Resonators bei unterschiedlichen Frequenzen bestimmt.

Bild 2 zeigt die Abhängigkeit des Blindwiderstandes des Resonators von der Frequenz der an ihn angelegten Wechselspannung. Bei tiefen Frequenzen ist die Kapazität Ck entscheidend, der Resonator verhält sich wie eine Kapazität.

So bestimmen Sie die Resonanzfrequenz eines Quarzresonators mit Funkmessgeräten unter Amateurbedingungen
Ris.2

Wenn die Frequenz zunimmt, nimmt die Kapazität ab und bei einer bestimmten Frequenz f_letzte, Serienresonanzfrequenz oder Resonanzfrequenz des Resonators genannt, wird sie gleich Null. Der Resonator weist die Eigenschaften einer Reihenschaltung auf; sein Gesamtwiderstand ist minimal und gleich dem Wirkwiderstand Rк. Die Serienresonanzfrequenz beträgt

So bestimmen Sie die Resonanzfrequenz eines Quarzresonators mit Funkmessgeräten unter Amateurbedingungen

Bei weiterer Frequenzerhöhung steigt der induktive Widerstand des Resonators und bei der Frequenz f_Dampf der Resonator erhält die Eigenschaften einer Parallelschaltung, die bei Resonanz unendlich große und betragsgleiche induktive und kapazitive Widerstände aufweist.

Bei noch größerer Frequenzerhöhung beginnt die Nebenschlusswirkung der Kapazitäten Co und Cm zu wirken, und der Resonator wirkt als Kondensator kleiner Kapazität.

Die Parallelresonanzfrequenz wird durch die Formel ausgedrückt

So bestimmen Sie die Resonanzfrequenz eines Quarzresonators mit Funkmessgeräten unter Amateurbedingungen

Wie aus der Formel ersichtlich, ist die Frequenz f_Dampf hängt von der Kapazität cm ab, kann also in gewissen Grenzen variieren.

Das Verhältnis der Frequenzen von Parallel- und Serienresonanz wird durch den Ausdruck bestimmt:

So bestimmen Sie die Resonanzfrequenz eines Quarzresonators mit Funkmessgeräten unter Amateurbedingungen

Der Unterschied zwischen diesen Frequenzen ist klein, der maximale Unterschied liegt nahe bei 0,4 % der Serienresonanzfrequenz.

Folglich kann die Messung der Resonanzfrequenz eines Schwingquarzes mit Instrumenten durch die gleichen Verfahren durchgeführt werden, die verwendet werden, um die Resonanzfrequenz der Schaltungen zu bestimmen.

Zur Bestimmung der Frequenz der Serienresonanz des Resonators wird dieser zwischen den Ausgang des Signalgenerators und den Eingang eines Hochfrequenz-Röhrenvoltmeters geschaltet (Bild 3). Die Ausgangsspannung des Generators sollte etwa 100 mV betragen, das Voltmeter ist auf eine Messgrenze von 1-8 V eingestellt. Bei einer Generatorfrequenz gleich f_letzte die Voltmeternadel weicht stark nach rechts ab. Aufgrund des hohen Gütefaktors des Quarzresonators ist das von ihm übertragene Frequenzband sehr schmal, daher sollte die Generatorfrequenz langsam geändert werden, da das Voltmeter aufgrund seiner Trägheit sonst keine Zeit hat, auf das Empfangen zu reagieren kurzer Spannungsimpuls.

So bestimmen Sie die Resonanzfrequenz eines Quarzresonators mit Funkmessgeräten unter Amateurbedingungen
Ris.3

Der Frequenzmessfehler bei dieser Methode wird durch den Kalibrierungsfehler des Generators bestimmt. Der Nachteil dieser Methode ist der erhebliche Zeitaufwand für das Passieren der Bereiche des Generators.

Es sollte beachtet werden, dass einige Resonatoren Nebenresonanzfrequenzen haben, aber bei diesen Frequenzen sind die Voltmeter-Messwerte viel niedriger als die bei der Hauptresonanzfrequenz erhaltenen Messwerte.

Literatur

Radio Nr. 9 1966, um 62

Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru

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