Сущность резонансного метода состоит в сравнении измеряемой частоты f_x с собственной резонансной частотой f_p градуированного колебательного контура или резонатора. Обычно данный метод применяется в диапазоне СВЧ, но может использоваться и в ВЧ-диапазоне. Измерительные приборы, работающие на основе этого метода, называются резонансными частотомерами; их обобщенная структурная схема приведена на рис. 5.

Рисунок 5 - Обобщенная структурная схема резонансного частотомера

Перестраиваемая колебательная система возбуждается сигналом ис­точника измеряемой частоты U(f_x) через входное устройство. Интенсивность колебаний в колебательной системе резко увеличивается в момент резонанса, т.е. при f_x =f_р. Данный момент фиксируется с помощью индикатора резонанса, связанного с колебательной системой, и значение измеряемой частоты f_x считывается с градуированной шкалы механизма настройки.

В качестве колебательной системы на частотах до сотен МГц исполь­зуются колебательные контуры; на частотах до 1 ГГц — контуры с рас­пределенными постоянными, типа отрезков коаксиальной линии; на частотах, превышающих 1 ГГц, — объемные резонаторы.

Рисунок 6 - Упрощенная структурная схема резонансного частотомера

На рис. 6 приведена упрощенная структурная схема частотомера (волномера) с объемным резонатором, включающая волновод 1, по ко­торому поступает энергия измеряемой частоты f_x петлю связи 2, детек­тор (полупроводниковый диод) 3 с индикатором резонанса И, объемный резонатор 4 и плунжер 5, предназначенный для изменения одного из размеров резонатора и связанный с отсчетной шкалой. Связь резонатора с детектором индуктивная и осуществляется петлей связи 5.

Размеры резонатора в момент настойки в резонанс однозначно свя­заны с длиной волны λ, возбуждаемых в нем электромагнитных колеба­ний. Причем резонанс наступает при размерах резонатора l = n λ/2, где n = 1, 2, 3 и т.д. Поэтому, перемещая плунжер 5 до момента получения пер­вого резонанса, а затем следующего и оценивая по отсчетной шкале раз­ность Δ l = l ₁ - l ₂ = λ/2, можно определить λ. Здесь l ₁ и l ₂ — показания отсчетной шкалы в момент 1-го и 2-го резонансов. Искомая частота f_x вычисляется по формуле f_x = c/λ, где с — скорость распространения электромагнитных колебаний в вакууме (скорость света; напомним с = = (2,99776 ±0,00004)·10⁸ м/с).

Для повышения точ­ности измерений частоты добротность Q резонато­ров должна быть высокой. С этой целью их внутрен­ние поверхности полируют и серебрят, доводя ве­личину Q до значения (5...10)·10³. С целью уменьшения сопротивления в месте подвижного контакта плунжера применяют системы длинных линий (отрезки линий длиной λ/2, λ/4).

               (1)

Резонансные частотомеры (волномеры) имеют простое устройство и достаточно удобны в эксплуатации. Наиболее точные из таких приборов обеспечивают измерение частоты с погрешностью 10³...10⁴. Основными источниками погрешностей измерения являются погрешность настройки в резонанс, погрешность шкалы и погрешность считывания данных.