SU943633A1 - Квантовый стандарт частоты и времени - Google Patents

Description

(54) КВАНТОВЫЙ СТАНДАРТ ЧАСТОТЫ Изобретение относитс  к квантовым стандартам nacTotbi и времени и может быть использовано в службе времени. Известные квантовые стандарты час-тоты представл ют собой устройства, в которых низкочастотный генератор стабилизируетс  по частоте за счет системы синхронизации, использующей в качестве опорного генератора - квантовый генератор l . Недостатком устройств такого рода 51вл етс  сравнительно большой шаг смены шкал времени. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  квантовый стандарт частоты вр мени, содержащий квантовый генератор делитель частоты, синтезатор частоты и кольцо фазовой автоматической подстройки частоты, включающее смеситель, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, кварцевый генератор и умножитель частоты, причем выход квантового генератора подключен к второму входу смесител , вход делител  соединен с пер И ВРЕМЕНИ вым выходом кварцевого генератора, вход синтезатора соединен с вторым выходом кварцевого генератора, а выход синтезатора соединен с вторым входом фазового детектора 2 . Недостатком этого устройства  вл етс  больша  величина шага задержки. Цель изобретени  - уменьшение шага дискретного смещени  выходных секундных импульсов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в квантовый стандарт частоты и времени введены последовательно соединенные второй делитель частоты и формирователь интервалов времени коррекции, причем выход формировател  интервалов времени коррекции соединен с управл 1ощим входом синтезатора, а вход второго делител  соединен с третьим выходом кварцевого генератора. На фиг. -1 приведена схема квантового стандарта частоты и времени; на фиг.2функциональна  схема одной из всхзможиых реализаций формировател  интервалов времени коррекции. Квантовый стандарт частоты и времени содержит усилитель 1 промежуточной частоты, смеситель 2, квантовый гене- pa тор 3, фазовый детектор 4, умножитель 5 частоты, управл емый синтезатор 6 частоты, кварцевый генератор 7, делитель 8 частоты, формирователь 9 интервалов времени коррекции, делитель 10 частоты. Формирователь интервалов времени коррекции содержит делитель с переменным коэ({фициентом 11 делени , кодовый переключатель 12, вентили 13 - 15, трит геры 16 и 17, кнопки 18. Усилитель 1 промежуточной частоты и последовательно включенные фазовый детектор 4, кварцевый генератор 7, умно житель 5 частоты, смеситель 2, включенный на вход усилител  1 промежуточной частоты, образуют кольцо фазовой автоматической настройки частоты, ФАПЧ опорным генератором которого служит квантовый генератор 3, включенный на второй вход смесител  2. Делитель частоты 8 понижает частоту кварцевого генератора 7, к которому он подключен до частоты 1 Гц, К другому выходу кварцев го генератора 7 подключен управл емый синтезатор 6 частоты, выходом включенный на второй вход фазового детектора 4 Квантовый стандарт .частоты и времени работает следующим образом. Сигнал квантового генератй ра 3 поступает на смеситель 2, куда подаетс  также сигнал с умножител  частоты 5, полученный от кварцевого генератора 7. Сигнал промежуточной частоты после усилени  в усилителе 1 поступает на один вход фазового детектора 4, на второй вход которого подаетс  опорный сигнал от синтезатора б частоты. Сигнал ошибки с фазового детектора 4 подстраивает кварцевый генератор 7. Делитель 8 частоты формирует из сигнала кварцевог генератора последовательность секундных импульсов. Одновременно сигнал кварцевого генератора поступает на второй делитель 10 частоты, откуда сигнал низкой частоты поступает на формирователь 9 интервалов времени коррекции, который формирует интервалы времени, в течение которого на управл ющий вход синтезатора 6 частоты поступает сигнал, измен ющий его частоту. При изменегши частоты синтезатора на величину Л . происход щем в течение времени Л-Ь , секундный импульс с выхода делител  8 получает смещение на величину -(. , где ( г LB относительное смещение частоты кварцевого генера тора. Смещение частоты кварцевого генератора св зано со смещением частоты синтезатора соотношением д А ic кв - коэффициент умножени  умножител  частоты 5, Il/r ti/eHs где - частота квантового генератора, и величина сдвига с учетом (2) равна Например, дл  водородного стандарта частоты и времени Jxr 1,41О°Гц, ,28Гц, смещение секундного импульса на 1 НС- получаетс  за врем  At 5 с. Уменьща  интервал коррекции At; можно получить сколь угодно }алый шаг перестройки, а увеличива  его, можно получить величины сдвигов до t 100 не. Дл  получени  больших величин сдвигов целесообразно использовать регулируемую задержку в делителе 8 по известному способу . Дл  упрощени  второго делител  частоты 10 входной сигнал дл  него можно снимать с промежуточного выхода первого делител  частоты 8 или с промежуточного выхода делител  частоты,  вл ющегос  составной частью синтезатора 6. На фиг. 1 возможные точки подключени  входа второго делител  частоты 10 показаны пунктиром. Формирователь интервалов работает следующим образом. При нажатии одной из кнопок 18 Пуск + или Пуск - происходит установка триггера 17 в положение, соответствующее знаку коррекции (логическа  единица на выходе Q соответствует коррекции фазы в направлении опережени ), и подготовка команд перестройки на вентил х 14 и 15. Одновременно с этим происходит установка триггера 16 в состо ние О положительным фронтом, поступающим с выхода вентил  13, осуществ59 л юшего дл  команд Пуск логическую функцию ИЛИ. Разрешающий сигнал, поступающий с инверсного выхода триггера 16, происходит два действи : дает старт делителю с переменным коэффициентом делени  и одновременно разрешает одну из выходных команд коррекции + или коррекци  -, управл ющих частотой перестраиваемого синтезатора. Величина коэффициента делени  делител  11, от ко торого зависит интервал времени, в те- чение которого подаетс  команда коррекции частоты, устанавливаетс  Вгсоответ- ствии с.командами, поступающими с кодового переключател  12 (или с внешнег программирующего ус тройства. После сжончани  цикла счета в делитель он выдает сигнал Стоп на триггер 16, тот возвращаетс  в исходное состо ние и снимает команду коррекции. Использование квантового стандарта позвол ет повысить точность регулировани  шкалы времени.

Формула ,изобретени 

Квантовый стандарт частоты и времени , содержащий квантовый генератор, делитель частоты, синтезатор частоты и

основе квантовых генераторов и дискреми- наторов. Под ред. Б. П. Фатеева. М., Советсткве радио , 1978, с. 247.

2. Там же, с. 151, рис. 6.1 (прототип ) . 36 кольцо фазовой автоматической подстройки частоты, включающее смеситель, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, кварцевый генератор и умножитель частоты, причем выход квантового генератора подключен к второму входу смесител , вход делител  соединен с первым выходом кварцевого генератора, вход синтезатора соединен с вторым выходом кварцевого генератора, а выход синтезатора соединен с вторым входом фазового детектора, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  шага дискретно- го смещени  выходных секундных импуль сов , в него введены последовательно соединенные второй делитель частоты и формирователь интервалов времени коррекции, причем выход формировател  интервалов времени коррекции соединен с управп ющим входом синтезатора, а вход второго делител  соединен с третьим выходом кварцевого генератора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1, Стандарты частоты и времени на

Выход 1Гц

О

%

Claims (1)

1. Формула .изобретения

   Квантовый стандарт частоты и времени, содержащий квантовый генератор, делитель частоты, синтезатор частоты и кольцо фазовой автоматической подстройки частоты, включающее смеситель, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, кварцевый генератор и умножитель частоты, причем выход квантового генератора подключен к второму входу смесителя, вход делителя соединен с первым выходом кварцевого генератора, вход синтезатора соединен с вторым выходом кварцевого генератора, а выход синтезатора соединен с вторым входом фазового детектора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения шага дискретного смещения выходных секундных импульсов, в него введены последовательно соединенные второй делитель частоты и формирователь интервалов времени коррекции, причем выход формирователя интервалов времени коррекции соединен с управляющим входом синтезатора, а вход второго делителя соединен с третьим выходом кварцевого генератора.