随着无线电技术的发展,对无线电测量技术也提出了许多新的要求。目前无线电测量仪表的发展趋势除了扩大仪表量程,提高精确度和稳定度,实现小型化,并向组合化、系统化等方面发展外,还有一个重要的发展趋向——数字化。现在,一般仪表的指示方式是由指针在度盘上指示一个位置,然后由测量者读出这个位置所代表的数值;而所谓“数字化”则是把测量结果用数字或者代表数字的符号在仪器的面板上直接显示出来,所以也可称做“数字显示式”。下面仅以数字化频率计为例,介绍一下数字化仪表的一些概念。
数字化频率计由四个基本部分组成(图1)。

脉冲形成电路把外来的被测信号经过放大、微分等过程变成狭窄的脉冲,然后接到阀门电路。阀门电路就是一个电子开关,它有“开启”和“关闭”两种工作状态,由启闭脉冲产生器控制。开启时。由脉冲形成电路送来的脉冲可以顺次通过;关闭时,则不能通过。通过阀门电路的脉冲,最后送入十进计数器并由显示装置“写”出来。根据“频率”的定义,如果阀门电路开放时间恰恰选定为1秒,即进入计数器的脉冲个数就是频率的数值。
计数器是仪器的一个重要部分,它的电路叫做“脉冲计数电路”。脉冲计数电路的种类很多,有的是以双稳态触发电路作为单元的二进位计数电路,有的是顺序触发的所谓“环形触发电路”。下面举一种电路来说明一下原理。
图2是环形计数电路的一种。电路中有十个氖气三极管,每个管子代表一个数字,共代表从0到9的十个数字。其中每个管子控制电极的电压决定于前一级阴极电路的电压。设电路开始工作时,“0”管燃亮(导电的),则由于电流流经阴极电路,b点具有一定电位,此电位经R\(_{g1}\)加到“1”管的控制电极G1上,使G\(_{1}\)电位升高而处于灵敏状态(临近导电状态)。若此时送来一个幅度足够大的正脉冲,就使“1”管导电。同时由于流经Ra的电流因“1”管导电而增加,以致使a点电位降低,而K\(_{0}\)的电位因CK0的存在降低较慢,基本维持原状;因而使a一K\(_{0}\)之间的电压降低,以致使“0”管熄灭;而“1”管则因CK1的存在,阴极电压建立较慢,因而a一K\(_{1}\)之间电压较高,仍可维持“1”管的导电状态。然后,由于K1电位的建立,C点的电位经R\(_{q2}\)送到“2”管的控制电极G2。于是,这一个脉冲的到来引起了“0”管熄灭,“1”管点燃,“2”管处于灵敏状态的三个结果。当送来第二个正脉冲时,则“1”管熄灭,“2”管点燃,“3”管处于灵敏状态。依此类推,就可以由不同号码的氖灯的燃亮指示出送来了几个脉冲。当“9”管燃亮之后再送来脉冲,则就要进位了,即由个位向十位进一。这是由“9”管输出一个信号再去触发另一个单元——十位计数电路(电路的构造和图2完全相同)。同时第一个单元(个位)“ 9”管熄灭,燃“亮0”管。(见图2,“9”管燃亮时,“9”管0点的电位已经R\(_{g}\)0反接到“0”管的G0上而处于灵敏状态)恢复0指示,十位计数电路的“1”管燃亮,总的指数为“10”。这样就完成了进位。以上所说的工作过程只是一个大致的概念。

计数的结果又是怎样“写”出来的呢?

简单地说,可把电路中的氖气管统统装到仪器的面板上,十个一排,每排代表一位数字。测量时根据哪几个灯亮,而读出数值(图3)。此外,也可以把每计数单元的十个氖管改用一个结构特殊的氖管。这种氖管有一个阳极和十个阴极。每个阴极的金属丝分别弯成0,1,2,……9十个数字的形状。阴极分别由各级触发电路控制,当电压加到阳极和某一阴极之间时,该阴极周围就发出橘红色的光辉这样就“写”出了一位数字(如图1中所示)有几位数,就亮几个灯,这就可以真正地直接读数了!如果不把氖灯装在面板表面,而是放在仪器里面,再用光学透镜把这些数字的像投射到面板上的一块毛玻璃上,数字就显得更清楚,其构造如图4。

此外,数字式频率计还可以用延长阀门的开放时间提高测量精确度。如果本来是一个四位数的频率,则当阀门开放时间延长至10秒、100秒,就可测得5位和6位的有效数字。例如f=7264.56赫。用一般方法测量(阀门开放一秒),测得结果可能是7264或7265,有一赫之差,即精确度为1赫芝。这是因为第7265个脉冲处在一秒钟的最后时刻,有可能进入计数器。也可能未进入计数器。如果把阀门开放10秒,则肯定有72645或72646个脉冲进入计数电路。在计数器显示板上适当指定小数点,可得f=7264.5或7264.6赫,即得到五位有效数字的读数,即精确度为0.1赫。如果阀门开放100秒,则可测得f=7264.56或7264.57赫,而精确度高达0.01赫了。
显然,和指针度盘式仪表相比较,数字化仪表是有不可比拟的优点。(潘健维)