СТАНДАРТ ЧАСТОТЫ Советский патент 1996 года по МПК H03L7/26 

Изобретение относится к радиотехническим устройствам, используемым в измерительной технике, метрологии и службе времени.

Целью изобретения является повышение точности стандарта частоты при расширении диапазона рабочих температур окружающей среды.

На чертеже представлена структурная электрическая схема стандарта частоты.

Стандарт частоты содержит подстраиваемый генератор 1, фазовый модулятор 2, преобразователь 3 частоты, квантовый дискриминатор 4, выполненный с ячейкой поглощения, усилитель низкой частоты 5, синхронный детектор 6, генератор низкой частоты 7, делитель 8 частоты, усилитель 9 второй гармоники, фазовый детектор 10.

Устройство работает следующим образом. Сигнал подстраиваемого генератора 1 модулируется по фазе в фазовом модуляторе 2 низкочастотным сигналом с выхода делителя 8, а затем умножается в преобразователе частоты 3 до частоты резонанса квантового дискриминатора 4. Сигнал с выхода преобразователя 3 используется для возбуждения резонатора квантового дискриминатора 4 электромагнитным полем. Модуляция возбуждающего электромагнитного поля по частоте приводит к появлению переменной составляющей на выходе квантового дискриминатора 4. Сигнал с выхода квантового дискриминатора 4 после преобразования в синхронном детекторе 6 содержит информацию о частотной ошибке между частотой преобразованного сигнала подстраиваемого генератора 1 и резонансной частотой квантового дискриминатора 4.

Напряжение с выхода синхронного детектора 6 используется для подстройки подстраиваемого генератора 1 для уменьшения частотной ошибки между сравниваемыми в квантовом дискриминаторе 4 частотами. По мере приближения частоты возбуждающего поля к резонансной частоте квантового дискриминатора 4 амплитуда переменной составляющей на его выходе уменьшается, и при точном совпадении этих частот составляющая основной частоты модуляции исчезает, а напряжение с выхода квантового дискриминатора 4 содержит в основном вторую гармонику частоты модуляции. Когда частотная ошибка в системе близка к нулю, считается, что подстраиваемый генератор 1 подстроен под резонансную частоту квантового дискриминатора 4.

При изменении формы спектральной линии квантового дискриминатора 4 в широком диапазоне рабочих температур происходит изменение фазы второй гармоники частоты модуляции в сигнале с выхода дискриминатора 4. После усиления усилителем 9 это изменение фазы преобразуется фазовым детектором 10 в сигнал ошибки, по которому производится корректировка формы спектральной линии до ее первоначального вида путем воздействия как на вход управления формой спектральной линии квантового дискриминатора 4, так и на вход управления мощностью преобразователя 3. На практике в качестве подстраиваемого генератора используют управляемый по частоте кварцевый генератор с частотой генерации 5 МГц.

Стандарт частоты, содержащий соединенные в кольцо подстраиваемый генератор, фазовый модулятор, преобразователь частоты, квантовый дискриминатор, усилитель низкой частоты и синхронный детектор, а также генератор низкой частоты, выход которого через делитель частоты подключен к модулирующему входу фазового модулятора и другому входу синхронного детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при расширении диапазона рабочих температур, между выходом квантового дискриминатора и входом управления формой спектральной линии квантового дискриминатора включены последовательно соединенные усилитель второй гармоники частоты модуляции и фазовый детектор, второй вход которого подключен к выходу генератора низкой частоты.

Стандарт частоты, содержащий соединенные в кольцо подстраиваемый генератор, фазовый модулятор, преобразователь частоты, квантовый дискриминатор, усилитель низкой частоты и синхронный детектор, а также генератор низкой частоты, выход которого через делитель частоты подключен к модулирующему входу фазового модулятора и другому входу синхронного детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при расширении диапазона рабочих температур, между выходом квантового дискриминатора и входом управления формой спектральной линии квантового дискриминатора включены последовательно соединенные усилитель второй гармоники частоты модуляции и фазовый детектор, второй вход которого подключен к выходу генератора низкой частоты.