RU90587U1 - Квантовый водородный стандарт частоты - Google Patents
Квантовый водородный стандарт частоты Download PDFInfo
- Publication number
- RU90587U1 RU90587U1 RU2009134450/22U RU2009134450U RU90587U1 RU 90587 U1 RU90587 U1 RU 90587U1 RU 2009134450/22 U RU2009134450/22 U RU 2009134450/22U RU 2009134450 U RU2009134450 U RU 2009134450U RU 90587 U1 RU90587 U1 RU 90587U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- signal
- quantum hydrogen
- frequency
- Prior art date
Links
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
1. Квантовый водородный стандарт частоты, включающий последовательно соединенные в кольцо квантовый водородный мазер, преобразователь частоты, блок автоматической подстройки частоты, кварцевый генератор, формирователь сигнала модуляции и систему автоматической настройки резонатора квантового водородного мазера, второй вход которой подключен ко второму выходу преобразователя частоты, формирователь гетеродинного сигнала, включенный между вторым входом преобразователя частоты и вторым выходом формирователя сигнала модуляции, второй выход кварцевого генератора соединен со вторым входом блока автоматической подстройки частоты, а третий выход кварцевого генератора является выходом устройства, отличающийся тем, что в него введен дополнительно фазовый модулятор, включенный между четвертым выходом кварцевого генератора и вторым входом формирователя гетеродинного сигнала. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что квантовый водородный мазер выполнен в виде квантового водородного дискриминатора. ! 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что содержит формирователь сигнала возбуждения, первый и второй входы которого подключены соответственно к пятому выходу кварцевого генератора и первому выходу формирователя сигнала модуляции, а выход формирователя сигнала возбуждения соединен со вторым входом квантового водородного дискриминатора. ! 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что квантовый водородный мазер выполнен в виде квантового водородного генератора. ! 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что третий выход формирователя сигнала модуляции подключен ко второму входу квантового водородного генератора.
Description
Полезная модель относится к квантовым водородным стандартам частоты и времени пассивного и активного типов, которые могут быть использованы для работы в качестве генераторов высокостабильных, высокоточных, спектрально чистых сигналов.
Принцип действия таких приборов как, например, пассивные водородные стандарты частоты и времени (ВСЧ) типа 41-76, VCH-1006, а также активные ВСЧ типа 41-80, VCH-1003, основан на автоподстройке по частоте линии излучения атомов водорода частоты кварцевого генератора и СВЧ резонатора, входящих в оба типа стандартов частоты. Выходной сигнал квантового устройства таких стандартов содержит информацию о расстройке частоты СВЧ резонатора от частоты линии излучения водорода в виде амплитудной модуляции. Сигнал этой модуляции детектируется, усиливается и подается на систему автоматической настройки СВЧ резонатора.
В качестве ближайшего аналога предлагаемого технического решения принята структурная схема пассивного квантового стандарта частоты и времени типа VCH-1006 по патенту №25801.
Недостатком таких схем стандартов является наличие в сигнале промежуточной частоты паразитной фазовой модуляции, ухудшающей стабильность частоты выходного сигнала.
Технической задачей полезной модели является снижение уровня паразитной фазовой модуляции и соответственно повышение стабильности частоты квантового водородного стандарта.
Сущность технического решения задачи заключается в том, что в водородный стандарт частоты, включающий последовательно соединенные в кольцо квантовый водородный мазер (квантовое устройство), преобразователь частоты, блок автоматической подстройки частоты, кварцевый генератор, формирователь сигнала модуляции и систему автоматической настройки резонатора квантового водородного мазера, второй вход которой подключен ко второму выходу преобразователя частоты, формирователь гетеродинного сигнала, включенный между вторым входом преобразователя частоты и вторым выходом формирователя сигнала модуляции, второй выход кварцевого генератора соединен со вторым входом блока автоматической подстройки частоты, а третий выход кварцевого генератора является выходом устройства, введен дополнительно фазовый модулятор, включенный между четвертым выходом кварцевого генератора и вторым входом формирователя гетеродинного сигнала.
В варианте выполнения квантового водородного мазера в виде квантового водородного дискриминатора (стандарт частоты пассивного типа), стандарт содержит дополнительно формирователь сигнала возбуждения (накачки), первый и второй входы которого подключены соответственно к пятому выходу кварцевого генератора и первому выходу формирователя сигнала модуляции, а выход формирователя сигнала возбуждения соединен со вторым входом квантового водородного дискриминатора.
В варианте выполнения квантового водородного мазера в виде квантового водородного генератора (стандарт частоты активного типа) третий выход формирователя сигнала модуляции подключен ко второму входу квантового водородного генератора (входу резонатора).
Фазовый модулятор может быть выполнен с применением варикапа в резонансном контуре или диода с накоплением заряда на входе умножителя частоты, входящего в состав формирователя гетеродинного сигнала. Остальные блоки квантового водородного стандарта частоты выполняются аналогично известным типам соответствующих стандартов.
На фиг.1 представлена упрощенная структурная схема квантового водородного стандарта частоты, на фиг.2 - структурная схема стандарта частоты пассивного типа, на фиг.3 - структурная схема стандарта частоты активного типа.
Стандарт частоты и времени водородный включает (фиг.1) последовательно соединенные в кольцо квантовый водородный мазер (квантовое устройство) 1, преобразователь частоты 2, блок автоматической подстройки частоты кварцевого генератора 3, кварцевый генератор 4, формирователь сигнала модуляции 5 и систему автоматической настройки СВЧ резонатора 6 квантового водородного мазера 1 (квантового водородного дискриминатора или квантового водородного генератора), второй вход которой подключен ко второму выходу преобразователя частоты, формирователь гетеродинного сигнала 7, включенный между вторым входом преобразователя частоты 2 и вторым выходом формирователя сигнала модуляции 5, второй выход кварцевого генератора соединен со вторым входом блока автоматической подстройки частоты, а третий выход кварцевого генератора является выходом устройства. Фазовый модулятор 8 включен между четвертым выходом кварцевого генератора 4 и вторым входом формирователя гетеродинного сигнала 7.
В варианте выполнения (фиг.2) квантового водородного мазера в виде квантового водородного дискриминатора (стандарт частоты пассивного типа), стандарт содержит дополнительно формирователь сигнала возбуждения 9, первый и второй входы которого подключены соответственно к пятому выходу кварцевого генератора 4 и первому выходу формирователя сигнала модуляции 5, а выход формирователя сигнала возбуждения соединен со вторым входом квантового водородного дискриминатора.
В варианте выполнения (фиг.3) квантового водородного мазера в виде квантового водородного генератора (стандарт частоты активного типа) третий выход формирователя сигнала модуляции 4 подключен ко второму входу квантового водородного генератора (входу резонатора).
Устройство работает следующим образом.
В водородном стандарте частоты активного типа частота настройки СВЧ резонатора через встроенный варикап модулируется периодическим сигналом, формируемым в формирователе сигналов модуляции (ФСМ) 5. Частота модуляции F обычно находится в диапазоне (20-100) Гц, а форма модулирующего сигнала может быть либо прямоугольной типа меандр либо синусоидальной. Оптимальная амплитуда модуляции частоты настройки резонатора примерно равна половине полосы пропускания резонатора и составляет (5-15) КГц. В результате выходной сигнал квантового водородного генератора имеет фазовую модуляцию с индексом φм=ϕ(fh+F)-ϕ(fh-F) и амплитудную с индексом am=A[fh+F)-A(fh-F). Здесь ϕ(f) и A(f) соответственно фазовая и амплитудная характеристики резонатора. Индекс фазовой модуляции порядка π/2, а индекс амплитудной модуляции пропорционален расстройке средней частоты резонатора относительно частоты линии излучения мазера fh. Блок автоподстройки частоты (АПЧ) 3 настраивает кварцевый генератор 4, формирующий выходной сигнал водородного стандарта частоты.
Система автоматической настройки резонатора 6 через второй варикап настраивает резонатор по критерию минимума индекса амплитудной модуляции am. После прохождения фазомодулированного сигнала через фильтры преобразователя частоты (ПЧ) 2 за счет нелинейности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) фазовая модуляция преобразуется в амплитудную. Это приводит к смещению частоты настройки резонатора и, соответственно, к ухудшению стабильности частоты выходного сигнала. Индекс этой паразитной модуляции пропорционален индексу фазовой модуляции φм и «перекосу» АЧХ фильтра ПЧ на частотах fпч±F (где fпч - промежуточная частота в тракте АПЧ). Для снижения этого эффекта на вход формирователя гетеродинного сигнала через фазовый модулятор, вводящий компенсирующую фазовую модуляцию в гетеродинный сигнал, подается сигнал с ФСМ 5 с целью компенсации фазовой модуляции сигнала промежуточной частоты. Этот сигнал должен быть когерентным с сигналом модуляции резонатора, а амплитуда и фаза его должны подбираться по минимуму остаточной фазовой модуляции в сигнале ПЧ.
В водородном стандарте частоты пассивного типа фазовая модуляция сигнала промежуточной частоты получается за счет периодической модуляции сигнала возбуждения в формирователе сигнала возбуждения 9. Сигнал модуляции получается в формирователе сигналов модуляции 4. Частота модуляции обычно находится в диапазоне 5-15 КГц. Принцип снижения уровня паразитной амплитудной модуляции аналогичен описанному выше.
В результате имеем снижение в 10-30 раз индекса паразитной амплитудной модуляции и улучшение стабильности частоты выходного сигнала водородного стандарта частоты.
Claims (5)
1. Квантовый водородный стандарт частоты, включающий последовательно соединенные в кольцо квантовый водородный мазер, преобразователь частоты, блок автоматической подстройки частоты, кварцевый генератор, формирователь сигнала модуляции и систему автоматической настройки резонатора квантового водородного мазера, второй вход которой подключен ко второму выходу преобразователя частоты, формирователь гетеродинного сигнала, включенный между вторым входом преобразователя частоты и вторым выходом формирователя сигнала модуляции, второй выход кварцевого генератора соединен со вторым входом блока автоматической подстройки частоты, а третий выход кварцевого генератора является выходом устройства, отличающийся тем, что в него введен дополнительно фазовый модулятор, включенный между четвертым выходом кварцевого генератора и вторым входом формирователя гетеродинного сигнала.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что квантовый водородный мазер выполнен в виде квантового водородного дискриминатора.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что содержит формирователь сигнала возбуждения, первый и второй входы которого подключены соответственно к пятому выходу кварцевого генератора и первому выходу формирователя сигнала модуляции, а выход формирователя сигнала возбуждения соединен со вторым входом квантового водородного дискриминатора.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что квантовый водородный мазер выполнен в виде квантового водородного генератора.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что третий выход формирователя сигнала модуляции подключен ко второму входу квантового водородного генератора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009134450/22U RU90587U1 (ru) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Квантовый водородный стандарт частоты |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009134450/22U RU90587U1 (ru) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Квантовый водородный стандарт частоты |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU90587U1 true RU90587U1 (ru) | 2010-01-10 |
Family
ID=41644674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009134450/22U RU90587U1 (ru) | 2009-09-14 | 2009-09-14 | Квантовый водородный стандарт частоты |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU90587U1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2541162C1 (ru) * | 2013-11-26 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Генератор свч квантов на основе электронных пучков |
| RU2551371C1 (ru) * | 2013-11-01 | 2015-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Способ генерации свч квантов |
-
2009
- 2009-09-14 RU RU2009134450/22U patent/RU90587U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2551371C1 (ru) * | 2013-11-01 | 2015-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Способ генерации свч квантов |
| RU2541162C1 (ru) * | 2013-11-26 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Генератор свч квантов на основе электронных пучков |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6333942B1 (en) | Atomic frequency standard laser pulse oscillator | |
| US8258877B2 (en) | Feed-back and feed-forward systems and methods to reduce oscillator phase-noise | |
| JP2584875Y2 (ja) | 光波測距装置 | |
| JP6006323B2 (ja) | 電子発振回路 | |
| CN103684450A (zh) | 一种相干布居拍频原子钟输出标准频率的方法 | |
| CN109802672B (zh) | 一种基于双环锁相的毫米波光电振荡系统及其稳频方法 | |
| US6300841B1 (en) | Atomic oscillator utilizing a high frequency converting circuit and an active, low-integral-number multiplier | |
| CN109525244B (zh) | 一种频率高速可调的耦合型光电振荡信号产生器 | |
| RU90587U1 (ru) | Квантовый водородный стандарт частоты | |
| CN111147073B (zh) | 一种微波频率锁定装置 | |
| CN112383306A (zh) | 原子钟频率控制方法及设备 | |
| CN114142936B (zh) | 一种基于光电振荡器的全光微波信号远距离传输稳相系统 | |
| RU77057U1 (ru) | Стандарт частоты и времени водородный | |
| RU2378756C1 (ru) | Квантовый стандарт частоты | |
| CN103501174A (zh) | 一种低噪声参考信号发生器和信号生成方法 | |
| JP2005303641A (ja) | ルビジウム原子発振器 | |
| RU75807U1 (ru) | Квантовый стандарт частоты на газовой ячейке (варианты) | |
| RU2613566C1 (ru) | Пассивный водородный стандарт частоты | |
| RU2148881C1 (ru) | Водородный стандарт частоты | |
| JP2008278479A (ja) | デジタルシンセサイザ | |
| RU2579766C1 (ru) | Когерентный супергетеродинный спектрометр электронного парамагнитного резонанса | |
| CN210866768U (zh) | 高精度可调谐低相噪光生微波信号发生装置 | |
| RU75808U1 (ru) | Квантовый стандарт частоты (варианты) | |
| CN103326717A (zh) | 一种铷钟扫描捕获辅助锁定方法 | |
| RU2741476C1 (ru) | Способ автоматической настройки резонатора водородного генератора |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130915 |