Квантовый стандарт частоты Советский патент 1988 года по МПК H03L7/26 

1

Изобретение относится к стандартам частоты и времени и может быть использовано в службе времени и эталонных частот.

Целью изобретения является повышение долговременной стабильности частоты.

На чертеже изображена структурная электрическая схема квантового стан- дарта частоты.

Квантовый стандарт частоты содержит квантовый дискриминатор 1, первый селективный усилитель 2, первый синхронный детектор 3, фильтр 4 ниж- них частот (ФНЧ), кварцевый генератор 5, фазовый модулятор 6, умножитель 7 частоты, первый генератор 8 низкой частоты (ГНЧ), управляемый аттенюатор 9, амплитудный модулятор 10 второй селективный усилитель 11, второй синхронный детектор 12, интегрирующее звено 13 и второй ГНЧ 14.

Квантовый стандарт частоты работает следующим образом.

Сигнал кварцевого генератор 5 модулируется в фазовом модуляторе 6 частоты СО, от ГНЧ 8, умножается в умножителе 7 частоты до значения частоты перехода квантового дискриминатора 1 и через управляемый аттенюатор 9 подается на амплитудный модулятор 10, в котором осуществляется амплитудная модуляция СВЧ-сигнала частотой Qj, отличной от со,. С выхо- да амплитудного модулятора 10 сигнал модулированный по фазе и амплитуде, поступает в квантовый дискриминатор 1, где осуществляется взаимодействие С атомами вещества. На выходе квантового дискриминатора 1 с помощью селективных усилителей 2 и 11 выделяются сигналы с частотами со, и со. которые используются для подстройки соответственно частоты и мощности сигнала возбуждения квантового дискриминатора 1. Сигнал частоты СО, с выхода селективного усилителя 2 поступает на первый синхронный детектор 3, на второй вход которого поступает сигнал частоты (jO| с ГНЧ 8, а на выходе получается сигнал, пропорциональный расстройке между частотой квантового дискриминатора 1 и кварцевого генератора 5. Этот сигнал через ФНЧ 4 по- ступает на управляющий вход кварцевого генератора 5 и корректирует его частоту.

Сигнал с выхода второго селективного усилителя I1, настроенного на частоту cOj , поступает на второй синхронный детектор 12, на второй вход которого поступает сигнал частоты о, с генератора ГНЧ 14, а на выхоQ

j о

5

0

0

- 5

5

0

де получается сигнал, пропорциональный отклонению мощности СВЧ-сигнала от оптимальной. Этот сигнал через интегрирующее звено 13 поступает на управляющий вход управляемого аттенюатора 9 и изменяет его затухание таким образом, чтобы мощность сигнала накачки была оптимальной. При настройке на вершину характеристики амплитуды выходного сигнала от мощности накачки сигнал частоты СО будет минимальным, а вторая гармоника частоты cOj максимальна, что можно использовать для контроля настройки аттенюатора на оптимальное значение мощности накачки, так же, как в случае с второй гармоникой частоты СО, при настройке кварцевого генератора на вершину спектральной линии квантового дискриминатора.

При выборе определенных соотношений между сигналами частот О, и 03 по величине и форме спектр результирующего СВЧ-сигнала является симметричным и не приводит к сдвигам частоты, а следовательно, снижению точности квантового стандарта частоты, В то же время стабилизация СВЧ- сигнала по мощности приводит к улучшению долговременной стабильности частоты во всем диапазоне изменения условий эксплуатации квантового стандарта Чистоты.

Формула изобретения

Квантовый стандарт частоты, содержащий соединенные последовательно квантовый дискриминатор, первый селективный усилитель, первый синхронный детектор, фильтр нижних частот, кварцевый генератор, фазовый модулятор и умножитель частоты, а также первый генератор низкой частоты, выход которого подключен к вторым входам фазового модулятора и первого синхронного детектора, отличающийся тем, что, с целью повьщ1е- ния долговременной стабильности частоты в него введены между выходом умножителя частоты и входом квантового дискриминатора последовательно

31А06791

соединенные управляемый аттенюаторвторой синхронный детектор и интегрии амплитудный модулятор, а между вы-рующее звено, а также второй генераходом квантового дискриминатора итор низкой частоты, выход которого

управляющим входом управляемогосоединен с вторыми входами амплитудаттенюатора - последовательно соеди-ного модулятора и второго синхронного

ненные второй селективный усилитель,детектора.

Изобретение относится к стандартам частоты и времени и м.б. использовано в службе времени и эталонных частот. Цель изобретения - повышение долговременной стабильности частоты. Устройство содержит квантовый дискриминатор I, селективный усилитель 2, синхронный детектор 3, фильтр нижних частот 4, кварцевый г-р 5, фазовый модулятор 6, умножитель частоты 7, генератор низкой частоты (ГНЧ) 8. Для достижения цели в устр-во введены управляемый аттенюатор 9, амплитудный модулятор 10, селективный усилитель 11, синхронный детектор 12, интегрирующее звено и ГНЧ 14. При выборе определенных соотношений между сигналами частот по величине и форме . спектр результирующего СВЧ-сигнала является симметричным и не приводит к сдвигам частоты и, следовательно, снижению точности квантового стандарта частоты. В то же время стабилизация СВЧ-сигнала по мощности приводит к улучшению долговременной стабильности частоты во всем диапазоне изменения условий эксплуатации квантового стандарта частоты. 1 ил. i (Л