Кварцовий резонатор (рис.1,а) може бути представлений еквівалентною схемою у вигляді послідовного контуру RкLкСк, шунтувати ємностями металізованих поверхонь і кварцедержателя, а також ємністю монтажу См (рис.1,б).
Рис.1
Динамічний опір Rк індуктивність Lк і ємність Ск визначаються частотою механічного резонансу кварцової пластини і величиною втрат, що мають місце в резонаторі. Величина ємності Зі визначається геометричними розмірами і фізичними властивостями пластини і конструкцією кварцедержателя, для кожного резонатора вона є постійною величиною. Ємність См залежить від конструкції панельки, розташування проводів, ємності між точками підключення резонатора до приладу і т. д.
Резонатор згідно еквівалентній схемі може розглядатися або як послідовний контур RкLкСк, або як паралельний контур RкLкCк(Зі+См'). Відповідно з цим і визначається поведінка резонатора на різних частотах.
На рис.2 наведена залежність реактивного опору резонатора від частоти прикладеного до нього змінної напруги. При низьких частотах вирішальне значення має ємність Ск, резонатор веде себе як ємність.
Рис.2
У міру підвищення частоти ємнісне опір зменшується, і на деякій частоті fпосл, званою частотою послідовного резонансу або резонансною частотою резонатора, воно стає рівним нулю. Резонатор проявляє властивості послідовного контуру, його повне опір мінімально і одно активного опору Rк. Частота послідовного резонансу дорівнює
При подальшому підвищенні частоти збільшується індуктивний опір резонатора, і на частоті fпар резонатор набуває властивості паралельного контуру, що має при резонансі нескінченно великі і рівні за абсолютною величиною індуктивний і ємнісний опори.
При ще більшому підвищенні частоти починає позначатися шунтирующее дію ємностей З і См, і резонатор діє як конденсатор малої ємності.
Частота паралельного резонансу виразиться формулою
Як видно з формули, частота fпар залежить від ємності См, тому може змінюватися в певних межах.
Відношення частот паралельного і послідовного резонансу визначиться виразом:
Різниця між цими частотами невелика, максимальна різниця близька до 0,4% від частоти послідовного резонансу.
Отже, вимірювання резонансної частоти кварцового резонатора за приладами можна проводити тими ж методами, які застосовуються для визначення резонансної частоти контурів.
Для визначення частоти послідовного резонансу резонатора його вмикають між виходом сигнал-генератора і входом лампового вольтметра високої частоти (рис.3). Вихідна напруга генератора повинно бути близько 100 мв, вольтметр встановлюється на межу вимірювання 1-8 ст. При частоті генератора, що дорівнює fпосл стрілка вольтметра різко відхиляється вправо. З-за високої добротності кварцового резонатора смуга пропускаються їм частот дуже вузька, тому змінювати частоту генератора слід повільно, в іншому випадку вольтметр з-за своєї інерційності не встигає зреагувати на отриманий короткий імпульс напруги.
Рис.3
Похибка вимірювання частоти при такому способі визначається похибкою градуювання генератора. Недоліком способу є значний час, що витрачається на проходження діапазонів генератора.
Слід мати на увазі, що деякі резонатори мають побічні резонансні частоти, але при цих частотах показання вольтметра значно нижче показників, одержуваних на основний резонансній частоті.
Література
Радіо № 9 1966 р., c.62
Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru