Кварцевые часы с радиокоррекцией Советский патент 1984 года по МПК G04C11/02 

Изобретение относится к радиотехнической службе единого времен в частности к средствам автономно го хранения и регулировки точного времени на приемных пунктах службы времени, и может быть использо вано для хранения точной шкалы вр мени, периодически синхронизируемой сигналами передгиощих станций длинноволнового и сверхдлинноволнового диапазонов. По основному авт.св. № 517874 известны кварцевые часы с радиокоррекцией , содержащие последовательно соединенные радиоприемник, устройство 5 правления, корректор частоты и последовательно соедине ные кварцевый генератор, корректор положения начальной формы колебаний, хранитель времени и фазоиз меритель, причем хранитель времени подключен к радиоприег нику, выход которого соединен с фазоизмерителем, а устройство управления подключено к корректору положения начальной фазы колебаний и через корректор частоты к кварцевому генератору. В часы введены также блок динамической коррекции, устройство определения поправки временной ижалы, формирователь управл щего сигнала поправки,причем входы блока динамической коррекции соед нены с выходами радиоприемника и зоизмерителя,а вькоды - с.входом устройства управления и входом устройства определения поправки временной шкалы. :формирователя управлянвдего соедине с вторым входом устройства управл ния, вход устройства определения поправки временной шкалы соединен с вьосодами рйдиоприемниТса и хранителя времени LIT . Известные часы с радиокоррекцией не обеспечивают сведения частот местного .и эталонного генераторов, если в момент начала синхронизации по образцовым сигналам величина поправки проходит свое экстремальное значение, так как в этом случае невозможно определить величину динамической ошибки частоты местного генератора. Известное устройство позволяет определить момент, когда величина поправки достигает своего максимального значения и начинает умень шаться. Это означает, что частота местного генератора достигает-и превышает эталонную частоту, т.е. только в этоМ(случае возможно опре деление динамической оитбки частот местного генератора и его регулировка с целью сведения частот мест ного генератора с частотой эталонного радиосигнала. Вез такого сведения предложенные часы не могут обеспечить длительное автономное хранение частоты и времени с высокой точностью. Цель изобретения - увеличение интервала автономного хранения времени и частоты в результате сведения-частот местного и эталонного генераторов вне зависимости от начального значения и характера линейного изменения частоты местного генератора. Указанная цель достигается тем, что в кварцевые часы введены соединенные последовательно преобразователь управляю1цего сигнала и корректор ухода частоты, выход которого соединен с утаравляющим входом кварцевого генератора, а вход преобразователя управляющего сигнала соединен с дополнительным выходом формирователя управляющего сигнала, кроме того, в блок динамической коррекции дополнительно введены соединенные последовательно блок памяти и измеритель вариации хода часов, входы которых-объединены между собой и с выходами вычитающего устройства , выходы измерителя вариации хода часов подключены к входам формирователя управляк1иего сигнала. Измеритель вариации хода часов и блок памяти позволяют определить динамическую ошибку частоты местнсгго генератора при любом значении величин поправки и час.тоты ; местной шкалы в момент начала привязки, а дополнительное устройство управления и корректор ухода частоты - ее компенсацию, т.е. сведение ее с частотой эталонного радиосигнала. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит последовательно соединенные кварг.евый генератор 1, фазовый корректор 2, хранитель 3 времени, фазоизмеритель 4, другой вход которого соединен с выходом радиоприемника 5, второй выход хранителя времени соединен с входом радиоприемника и входом устройства б определения поправки временной шкалы, другим входом связанным с выходом ргщиоприемника. Выход.фазоизмерителя 4 соединён с ВХ.ОДОМ блока 7 динамической коррекции, объединякмим входы индикатора 8 фазовой синхронизации, другой вход которого связан с выходом радиоприемника, вентиля 9, подключенного к выходу индикатора фазовой синхронизации через цепь iO времени и вычитающего устройства 11. Выход вентиля соединен с вычитающим устройством через программирующее устройство 12. Два выхода блока 7 динамической коррекции соединены с входами устройства 13

формирования управляквдего сигнала, с одним из выходов которого последовательно соединены устройство 14 управления и частичный корректор 15 Другой вход устройства 14 управления соединен с выходом индикатора 8 фазовой синхронизации блока 7 динамической коррекции, который также содержит соединенные последовательно измеритель 16 вариации хода-часов и блок 17 памяти, входы которых объединены между собой и с выходом вычитающего устройства 11, а выход измерителя 16 вариации хода часов является выходом блока 7 динамической коррекции, соединенным с входом устройства 13 формирования управлянадих сигналов, другой вход которого соединен с выходом устройства 6 определения поправки временной шкалы. К второму выходу устройства 13 формирования управлягацих сигналов последовательно присоединены преобразователь 18 управляющего сигнала и корректор 19 ухода частоты, причем выход последнего и выход частичного корректора соединены с входами кварцевого генератора 1.

Кварцевые часы работают следующим образом.

С помощью радиоприемника 5 производится прием радиосигналов эталонной .частоты, которые, поступая на фазоизмеритель 4, сравниваются по фазе с опорными сигналами генератора 1, поступаквдими через корректор 2 положения начальной фазы колебаний и хранитель 3 времени. С выхода фазоизмерителя 4 сигнал, соответствуюсшй разности фаз принятого эталонного и опорного сигналов, например, в цифровой форме поступает на индикатор 8 фазовой синхронизации. Когда точность измерения разности фаз удовлетворяет заданной, индикатор формирует сигнал для устройства 14 управления и цепи времени, которая открывает при этом вентиль 9 на время действия одной выборки сигнала, соответствующего разности фаз. Эта выборка записывается в программирующее устройство 12, которое

хранит значение разности фаз до следующего сеанса измерений и подает, его в вычитающее устройство 11

Если частота кварцевого генератора меняется по линейному закону относительно эталонной частоты, то измеряемая разность фаз также изменяется и вычитающее устройство на свош{ выходах формирует сигналы, соответствующие разнице первоначального и текущего значений разности фаз,при этом на одном из выходов формируется сигнал, когда тек.ущая разность фаз больше первоначальной, а на другом - когда она меньше

первоначальной. Известно, что разность двух набегов фаз, измеренных через одинаковые промежутки времени, пропорциональна ходу часов или уклонению частоты от номинального значения. Таким образом, на выходе вычитающего устройства 11 имеются сигналы хода часов, которые поступают на соответствующие входы измерителя 16 вариации хода часов и на

0 входы блока 17 памяти, который хранит текущее значение хода часов до следующего сеанса измерений и подает его на вход измерителя 16 вариации хода часов. Елок 17 является

5 дополнительным вычитающим устройством и состоять из двух частей, каждая из которых выполнена аналогично вычитающему устройству 11. При поступлении текущего измерения хода часов с вькодов блока 11

0 на выходах измерителя 16 вариации хода часов формируется сигнал вариации хода часов, соответствуюИий разности результата измерения; хода часов,поступившего на его вхо5ды, и результата измерения хода ча- сов, хрс1нящегося в блоке 17 памяти. При этом в блок памяти заносится новое текущее значение хода часов.

Так как ход часов равен относитель0ному уплотнению частоты от номинального значения, то вариация (разность) хода пропорг.иональна разности частот местного генератора, измеряемых через одинаковые проме5жутки времени. Таким образом, измеритель 16 вариации хода часов на основании Измерения разности хода часов формирует сигнал, характеризукмий величину и знак динамической, ошибки местного генератора, ко0торый поступает на вход формирователя 13 управляющего сигнала.

На другой вход этого формирователя поступает сигнал с выхода устройства 6 определения поправки вре5менной , которое осуществляет привязку хранителя времени к эталонным сигналам времени безотносительно к эталонной частоте, по ко|торой проводятся измерения с -ncwo0щью фазоизмерителя 4 и блока 7 динамической коррекции. Устройство 6 определяет поправку на временную шкалу, например, в цифровой форме, и результат поправки поступает в

5 .формирователь 13, где он запоминается и сравнивается со следующим. С помощью формирователя производится взаимный анализ результатов фазовых измерений и изменений,

0 величины поправки временной Чжалы и вырабатывается управляющее воздействие по результатам анализа.

Пусть, например, частота генератора нарастает со временем h фазовые измерения дают положительное

5

значение динамической ошибки частоты. Если при этом величина поправки уменылается, то это означает, что парабола, характеризукхпая оршбку автономного хранения, не достигла экстремума и в этсм случае управляющие сигналы на выходе формирователя 13 отсутствуют. Если же величина поправки увеличивается, т парабола, характеризутацая оишбку автономного хранения, уже прорша экстремум. В этом случае в формирователе 13 вырабатывается сигнал, пропорциональный динамической ошибке генератора, например, в аналоговой форме, на основании которого с помсяцью преобразователя 18-управ ляювдего сигнала производится непрерывная регулировка частоты генератора 1 чере корректор 19 ухода частоты. .

При достижении неизменности частоты местного генератора дхазность фаз сигналов эталонной частоты и частоты генератора Ь постоянна, сигналы на выходах блока 7 динамическ ой к орре к ции,подключён ных к фО| 1ирователю 13 управляющего сигнала, отсутствуют. Однако величина поправки временной шкалы изменяется по линейнсялу закону. При отсутствии сигнала с выхода блока 7 динамической коррекции формирователь 13 порезультатам измерения поправки временной мкалы из блока 6 определяет разность поправки в

текущий и первоначальный момент времени. Величина этой разности пропорциональна ходу, а следовательно, и относительному уклонению частоты от номинального значения. Сигнал, соответствующий этойразности, через устройство 14 упранления и корректор 15 частоты,, при наличии сигнала с выхода индикатора 8 фазовой синхронизации изменяет генератора 1, приближая ее к эталонной, И через корректор 2 положения начальной фазы колебаний компенсирует динамическую смсибку (уход временной шкалы за время наблкщения) временной ржалы: часов . Величина поправки временной шкалы, определяемая после регулирования, вводится в хранитель 3 времени через корректор 2 полохсения на: чаль но и фа з:ы колебаний и временная гткала часов оказывается совмещенной с эталонной..

Таким образом, введение блоков 16 - 19 позволяет в .результате измерений вариации ода часов и компенсаций динамической ошибки осуществить последоват.ельную регулировку часов с целью компенсации всех составляющих ошибок автономного хранения времени и частоты и обеспечить тетл сам1 длительное хранение времени и часторы без снижения точное-:

ТИ,

ДСВАРЦЕВЫЕ ЧАСЫ С РАДИОКОРРЕКЦИЕЙ по авт.св. 517874, о т ли ч а .ю ад и ее я тем, чт,о, с целью увеличения интервала автонемного хранения времени и частоты,в них введены соединенные прсл1едователь- но преобразователь управляющего сигнала и корректор ухода частоты, выход которого соединен с управляющим входом кварцевого генератора, а вход пЕюобразователя управляющего сигнала соединен с дополнительньм выходом формирователя управляющего сигнала, кроме того, в блок динамической коррекции дополнительно введены соединенные последовательно блок памяти.и измеритель вариации хода часов, входы которых объёдинены между собой и с выходами вычитающего устройства, выходы измерителя вариации хода часов подклюЧелы к входам фо ялирователя управляющего сигнала. О эо эо эо