JPH0323015B2 - - Google Patents
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- JPH0323015B2 JPH0323015B2 JP24381884A JP24381884A JPH0323015B2 JP H0323015 B2 JPH0323015 B2 JP H0323015B2 JP 24381884 A JP24381884 A JP 24381884A JP 24381884 A JP24381884 A JP 24381884A JP H0323015 B2 JPH0323015 B2 JP H0323015B2
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- rubidium
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- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 29
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 15
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 8
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、通信、航法、放送、計測等の分野で
利用される原子発振器の改良に関する。
利用される原子発振器の改良に関する。
上記原子発振器としては発振周波数の短期安定
度及び周波数確度が共に優れたものが要望されて
いる。
度及び周波数確度が共に優れたものが要望されて
いる。
従来一般に利用されている原子発振器には、一
次標準器に指定されているセシウムビーム原子発
振器と、小形で安価なルビジウム原子発振器があ
る。
次標準器に指定されているセシウムビーム原子発
振器と、小形で安価なルビジウム原子発振器があ
る。
しかしながら、セシウムビーム原子発振器は周
波数確度は高いが周波数短期安定度が比較的悪い
問題点があり、一方ルビジウム原子発振器は周波
数短期安定度は良いが周波数確度が劣る問題点が
ある。
波数確度は高いが周波数短期安定度が比較的悪い
問題点があり、一方ルビジウム原子発振器は周波
数短期安定度は良いが周波数確度が劣る問題点が
ある。
尚セシウムビームの強度を大きくして周波数短
期安定度を改善したセシウムビーム原子発振器も
あるが、これは高価なセシウムビーム管の寿命を
著しく短縮する重大な問題点がある。
期安定度を改善したセシウムビーム原子発振器も
あるが、これは高価なセシウムビーム管の寿命を
著しく短縮する重大な問題点がある。
上記問題点は、電圧制御水晶発振器１の出力を
それぞれ周波数逓倍器２により逓倍した出力と第
１の分周合成器４により分周合成した出力とを第
１の混合器６により混合し該第１の混合器により
混合して得た出力信号の周波数と、ルビジウム共
鳴器８の共鳴周波数との周波数差をサーボ回路１
３で検出し一定の時定数τ2で積分した直流電圧に
より該電圧制御水晶発振器を制御し其の発振周波
数をルビジウム共鳴器の共鳴周波数に同期させる
第１の制御ループと、該周波数逓倍器２の出力と
該電圧制御水晶発振器１の出力を第２の分周合成
器３により分周合成した出力とを第２の混合器５
により混合し、該第２の混合器により得た出力信
号の周波数と、セシウムビーム管７の共鳴周波数
との周波数差をサーボ回路１２で検出し前記第１
の制御ループの時定数τ2よりも充分大きい時定数
τ1で積分した直流電圧により該電圧制御水晶発振
器１を制御し其の発振周波数をセシウムビーム管
の共鳴周波数に同期させる第２の制御ループの両
ループの積分電圧を加算器１５で加算し該加算器
の出力で発振周波数が制御される原子発振器であ
つて、該ルビジウム共鳴器８のＣ磁界発生用コイ
ル１６の電流を制御するＣ磁界制御器１４に対し
前記第１の制御ループの時定数τ2より充分大きい
時定数τ3で積分した直流電圧を与える第３の制御
ループを備え、ルビジウム共鳴器の共鳴周波数で
決まる電圧制御水晶発振器の周波数を、セシウム
ビーム管の共鳴周波数で決まる電圧水晶発振器の
周波数に一致させるようにした本発明の原子発振
器によつて解決される。
それぞれ周波数逓倍器２により逓倍した出力と第
１の分周合成器４により分周合成した出力とを第
１の混合器６により混合し該第１の混合器により
混合して得た出力信号の周波数と、ルビジウム共
鳴器８の共鳴周波数との周波数差をサーボ回路１
３で検出し一定の時定数τ2で積分した直流電圧に
より該電圧制御水晶発振器を制御し其の発振周波
数をルビジウム共鳴器の共鳴周波数に同期させる
第１の制御ループと、該周波数逓倍器２の出力と
該電圧制御水晶発振器１の出力を第２の分周合成
器３により分周合成した出力とを第２の混合器５
により混合し、該第２の混合器により得た出力信
号の周波数と、セシウムビーム管７の共鳴周波数
との周波数差をサーボ回路１２で検出し前記第１
の制御ループの時定数τ2よりも充分大きい時定数
τ1で積分した直流電圧により該電圧制御水晶発振
器１を制御し其の発振周波数をセシウムビーム管
の共鳴周波数に同期させる第２の制御ループの両
ループの積分電圧を加算器１５で加算し該加算器
の出力で発振周波数が制御される原子発振器であ
つて、該ルビジウム共鳴器８のＣ磁界発生用コイ
ル１６の電流を制御するＣ磁界制御器１４に対し
前記第１の制御ループの時定数τ2より充分大きい
時定数τ3で積分した直流電圧を与える第３の制御
ループを備え、ルビジウム共鳴器の共鳴周波数で
決まる電圧制御水晶発振器の周波数を、セシウム
ビーム管の共鳴周波数で決まる電圧水晶発振器の
周波数に一致させるようにした本発明の原子発振
器によつて解決される。
本発明によれば、セシウムビームの強度を大き
くしなくとも、電圧制御水晶発振器の出力特性
は、制御ループの時定数の関係で、周波数短期安
定度はルビジウムガスセル型共鳴器の出力で定ま
り、周波数確度はセシウムビーム管で定まるの
で、セシウムビーム管の寿命を短縮することな
く、周波数確度はセシウムビーム原子発振器と同
等で周波数短期安定度はルビジウム原子発振器と
同等な、非常に特性の優れた原子発振器が得られ
る。
くしなくとも、電圧制御水晶発振器の出力特性
は、制御ループの時定数の関係で、周波数短期安
定度はルビジウムガスセル型共鳴器の出力で定ま
り、周波数確度はセシウムビーム管で定まるの
で、セシウムビーム管の寿命を短縮することな
く、周波数確度はセシウムビーム原子発振器と同
等で周波数短期安定度はルビジウム原子発振器と
同等な、非常に特性の優れた原子発振器が得られ
る。
第１図は本発明の実施例の原子発振器の回路構
成を示すブロツク図、第２図は第１図の原子発振
器の時定数に対する周波数短期安定度を表す偏差
値の特性図である。
成を示すブロツク図、第２図は第１図の原子発振
器の時定数に対する周波数短期安定度を表す偏差
値の特性図である。
図中１は電圧制御水晶発振器（以下VCXOと
称す）、２は逓倍器、３，４は周波数の合成器、
５，６は混合器、７はセシウムビーム管、８はル
ビジウムガスセル型共鳴器、９〜１１はローパス
フイルタ、１２，１３はサーボ回路、１４はＣ磁
界制御器、１５は加算器、１６はＣ磁界発生用コ
イルを示す。
称す）、２は逓倍器、３，４は周波数の合成器、
５，６は混合器、７はセシウムビーム管、８はル
ビジウムガスセル型共鳴器、９〜１１はローパス
フイルタ、１２，１３はサーボ回路、１４はＣ磁
界制御器、１５は加算器、１６はＣ磁界発生用コ
イルを示す。
第１図において、VCXO１の出力（例えば5M
Hz）を逓倍器２で逓倍し、又合成器３，４に適当
な周波数を合成し、逓倍器２の出力と合成器３，
４の出力とを混合器５，６で混合し、セシウムビ
ーム管７及びルビジウムガスセル型共鳴器８の共
鳴周波数に近い周波数を２つの制御ループで作
り、セシウムビーム管７及びルビジウムガスセル
型共鳴器８に入力する。
Hz）を逓倍器２で逓倍し、又合成器３，４に適当
な周波数を合成し、逓倍器２の出力と合成器３，
４の出力とを混合器５，６で混合し、セシウムビ
ーム管７及びルビジウムガスセル型共鳴器８の共
鳴周波数に近い周波数を２つの制御ループで作
り、セシウムビーム管７及びルビジウムガスセル
型共鳴器８に入力する。
第１制御ループのルビジウムガスセル型共鳴器
８の出力信号は、通常のルビジウム原子発振器と
同様にサーボ回路１３でルビジウム原子の共鳴周
波数との周波数差の誤差信号が取り出され、時定
数τ2のローパスフイルタ１０で該誤差信号が積分
され、その積分した電圧を加算する加算器１５を
通りVCXO１に帰還される。
８の出力信号は、通常のルビジウム原子発振器と
同様にサーボ回路１３でルビジウム原子の共鳴周
波数との周波数差の誤差信号が取り出され、時定
数τ2のローパスフイルタ１０で該誤差信号が積分
され、その積分した電圧を加算する加算器１５を
通りVCXO１に帰還される。
第２の制御ループのセシウムビーム管７の出力
信号は、通常のセシウムビーム原子発振器と同様
にサーボ回路１２でセシウム原子の共鳴周波数と
の周波数差の誤差信号が取り出され、時定数τ1の
ローパスフイルタ９及び加算器１５を通り、これ
にて、ローパスフイルタ１０よりの積分電圧と加
算され、VCXO１の周波数を制御する。
信号は、通常のセシウムビーム原子発振器と同様
にサーボ回路１２でセシウム原子の共鳴周波数と
の周波数差の誤差信号が取り出され、時定数τ1の
ローパスフイルタ９及び加算器１５を通り、これ
にて、ローパスフイルタ１０よりの積分電圧と加
算され、VCXO１の周波数を制御する。
一方、第１の制御ループのルビジウム共鳴器側
のサーボ回路１３の出力は、該第１制御ループの
ローパスフイルタ１０の時定数τ2よりも充分に大
きな時定数τ3（第２制御ループのローパスフイル
タ９の時定数τ1との大小は問わない）のローパス
フイルタ１１を通り、ルビジウム共鳴器８のＣ磁
界制御器１４に供給され、Ｃ磁界発生用コイル１
６に電流を流し、ルビジウムガスセル型共鳴器８
の共鳴周波数をセシウムビーム管７の周波数に一
致させるように働き、又ローパスフイルタ１１の
時定数が大きいことでサーボ回路１３の出力を平
滑化している。
のサーボ回路１３の出力は、該第１制御ループの
ローパスフイルタ１０の時定数τ2よりも充分に大
きな時定数τ3（第２制御ループのローパスフイル
タ９の時定数τ1との大小は問わない）のローパス
フイルタ１１を通り、ルビジウム共鳴器８のＣ磁
界制御器１４に供給され、Ｃ磁界発生用コイル１
６に電流を流し、ルビジウムガスセル型共鳴器８
の共鳴周波数をセシウムビーム管７の周波数に一
致させるように働き、又ローパスフイルタ１１の
時定数が大きいことでサーボ回路１３の出力を平
滑化している。
このようなルビジウムガス共鳴器の第１制御ル
ープの積分出力と、セシウムビーム管の第２制御
ループの積分出力とを合成して１個の電圧制御水
晶発振器VCXO１の発振周波数を制御する制御
系において、τ1》τ2（例えばτ2＝１秒 τ1＝10000
秒）とすれば、VCXO１の周波数短期安定度は、
τ2＜τ＜τ1の範囲では、ルビジウムガスセル型共
鳴器８の出力のＳ／Ｎで定まり、τ＞τ1の領域τ
ではセシウムビーム管７の出力のＳ／Ｎ及びセシ
ウムビーム管７のフリツカ雑音で定まる。
ープの積分出力と、セシウムビーム管の第２制御
ループの積分出力とを合成して１個の電圧制御水
晶発振器VCXO１の発振周波数を制御する制御
系において、τ1》τ2（例えばτ2＝１秒 τ1＝10000
秒）とすれば、VCXO１の周波数短期安定度は、
τ2＜τ＜τ1の範囲では、ルビジウムガスセル型共
鳴器８の出力のＳ／Ｎで定まり、τ＞τ1の領域τ
ではセシウムビーム管７の出力のＳ／Ｎ及びセシ
ウムビーム管７のフリツカ雑音で定まる。
従つて、τ2＜τ＜τ1の領域では、第２図の点線
で示すルビジウム原子発振器の周波数短期安定度
に等しく、τ＞τ1の領域では第２図の実線で示す
ルビジウム原子発振器の周波数安定度を表す偏差
値σy（τ）に等しい。
で示すルビジウム原子発振器の周波数短期安定度
に等しく、τ＞τ1の領域では第２図の実線で示す
ルビジウム原子発振器の周波数安定度を表す偏差
値σy（τ）に等しい。
周波数短期安定度は、τ2＜τ＜τ1の領域τでは
第２図に示す如くルビジウム原子発振器が優れ、
τ＞τ1の領域τではセシウムビーム原子発振器の
方が優れているから、VCXO１の周波数安定度
は、短期安定度のτ2＜τ＜τ1の範囲τと、長期の
周波数確度を表すτ＞τ1の範囲τの全範囲で優れ
た値を有するものとなる。又VCXO１の周波数
確度は大きな時定数τ1でセシウムビーム管７の出
力で制御されるしくみになつている為、通常のセ
シウムビーム原子発振器と同等の値となる。
第２図に示す如くルビジウム原子発振器が優れ、
τ＞τ1の領域τではセシウムビーム原子発振器の
方が優れているから、VCXO１の周波数安定度
は、短期安定度のτ2＜τ＜τ1の範囲τと、長期の
周波数確度を表すτ＞τ1の範囲τの全範囲で優れ
た値を有するものとなる。又VCXO１の周波数
確度は大きな時定数τ1でセシウムビーム管７の出
力で制御されるしくみになつている為、通常のセ
シウムビーム原子発振器と同等の値となる。
従つて、VCXO１の出力特性はセシウムビー
ム原子発振器の優れた周波数確度とルビジウム原
子発振器の優れた周波数短期安定度とを具備した
非常に優れたものとなる。
ム原子発振器の優れた周波数確度とルビジウム原
子発振器の優れた周波数短期安定度とを具備した
非常に優れたものとなる。
以上詳細に説明せる如く本発明によれば、セシ
ウムビーム原子発振器の優れた周波数確度とルビ
ジウム原子発振器の優れた周波数短期安定度とを
具備した非常に特性の優れた原子発振器が得られ
る効果がある。
ウムビーム原子発振器の優れた周波数確度とルビ
ジウム原子発振器の優れた周波数短期安定度とを
具備した非常に特性の優れた原子発振器が得られ
る効果がある。
第１図は本発明の実施例の原子発振器の回路構
成を示すブロツク図、第２図は第１図の原子発振
器の時定数に対する周波数短期安定度の特性図で
ある。 図において、１は電圧制御水晶発振器、２は逓
倍器、３，４は合成器、５，６は混合器、７はセ
シウムビーム管、８はルビジウムガスセル型共鳴
器、９，１０，１１はローパスフイルタ、１２，
１３はサーボ回路、１４はＣ磁界制御器、１５は
加算器、１６はＣ磁界発生用コイルを示す。
成を示すブロツク図、第２図は第１図の原子発振
器の時定数に対する周波数短期安定度の特性図で
ある。 図において、１は電圧制御水晶発振器、２は逓
倍器、３，４は合成器、５，６は混合器、７はセ
シウムビーム管、８はルビジウムガスセル型共鳴
器、９，１０，１１はローパスフイルタ、１２，
１３はサーボ回路、１４はＣ磁界制御器、１５は
加算器、１６はＣ磁界発生用コイルを示す。
Claims (1)
- １ 電圧制御水晶発振器１の出力をそれぞれ周波
数逓倍器２により逓倍した出力と第１の分周合成
器４により分周合成した出力とを第１の混合器６
により混合し該第１の混合器により混合して得た
出力信号の周波数と、ルビジウム共鳴器８の共鳴
周波数との周波数差をサーボ回路１３で検出し一
定の時定数τ2で積分した直流電圧により該電圧制
御水晶発振器を制御し其の発振周波数をルビジウ
ム共鳴器の共鳴周波数に同期させる第１の制御ル
ープと、該周波数逓倍器２の出力と該電圧制御水
晶発振器１の出力を第２の分周合成器３により分
周合成した出力とを第２の混合器５により混合
し、該第２の混合器により得た出力信号の周波数
と、セシウムビーム管７の共鳴周波数との周波数
差をサーボ回路１２で検出し前記第１の制御ルー
プの時定数τ2よりも充分大きい時定数τ1で積分し
た直流電圧により該電圧制御水晶発振器を制御し
其の発振周波数をセシウムビーム管の共鳴周波数
に同期させる第２の制御ループの両ループの積分
電圧を加算器１５で加算し該加算器の出力で発振
周波数が制御される原子発振器であつて、該ルビ
ジウム共鳴器８のＣ磁界発生用コイル１６の電流
を制御するＣ磁界制御器１４に対し前記第１の制
御ループの時定数τ2より充分大きい時定数τ3で積
分した直流電圧を与える第３の制御ループを備
え、ルビジウム共鳴器の共鳴周波数で決まる電圧
制御水晶発振器の周波数を、セシウムビーム管の
共鳴周波数で決まる電圧水晶発振器の周波数に一
致させることを特徴とする原子発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24381884A JPS61123220A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 原子発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24381884A JPS61123220A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 原子発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61123220A JPS61123220A (ja) | 1986-06-11 |
| JPH0323015B2 true JPH0323015B2 (ja) | 1991-03-28 |
Family
ID=17109381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24381884A Granted JPS61123220A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 原子発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61123220A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2487449C1 (ru) * | 2012-02-27 | 2013-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") | Соленоид цезиевой атомно-лучевой трубки |
-
1984
- 1984-11-19 JP JP24381884A patent/JPS61123220A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61123220A (ja) | 1986-06-11 |
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