Кврцевые часы с радиокоррекцией Советский патент 1976 года по МПК G04C11/02 

щего сигнала поправки, причем входы блока динамической коррекции соединены с выходами радиоприемника и фазоизмерителя, а выходы - с входом устройства управления и входами формирователя управляющего сигнала, третий вход которого соединен с выходом устройства определения поправки временной шкалы, а выход формирователя управляющего сигнала соединен с вторым входом устройства управления, вход устройства определения поправки временной шкалы соединен с выходами радиоприемника и хранителя времени.

Кроме того, блок динамической коррекции может содержать последовательно соединенпые индикатор фазовой синхронизации, цепь времени, вентиль, программирующее устройство и вычитающее устройство, иричем второй вход вычитающего устройства соединен с входами индикатора фазовой синхронизации и вентиля.

На фиг. 1 приведена функциональная блоксхема описываемых часов; на фиг. 2 - основные вре.менные диаграммы.

Кварцевый генератор 1 подключен через корректор положения иачальной фазы колебаний 2 к хранителю времени 3, один из выходов которого связан с едииым входом фазоизмерителя 4, а другой выход - с радиоприемником 5 и устройством определения поправки временной шкалы 6. Выход радиоириемника 5 соединен с другим входом фазоизмерителя 4. Выход фазоиз.мерр1теля 4 соединен с входом блока динамической коррекции 7, объединяющим входы индикатора фазовой синхронизацяи 8, другой вход которого связан с выходом радиоприемника 5, вентиля 9, подключенного к выходу индикатора синхронизации 8 через цепь времени 10, и вычитающего устройства 11. Выход вентиля 9 соединен с вычитающим устройством II через программирующее устройство 12, и.меющее дополнительный внешиий вход, ио которо.му может заноситься информация извне, например, от вычислительной машины. Два выхода вычитающего устройства И связаны с двумя входами формирователя управляющего сигнала 13, третий вход которого соединен с выходом устройства определения поправки временной шкалы 6. Выходы индикатора фазовой синхронизации 8 формирователя управляюп его 13 соединены с устройством управления 4, два выхода которого связаны соответственно с входами корректора положения начальной фазы колебаний 2 через корректор частоты 15 с кварцевым генератором 1. Вход устройства определения поправки временной шкалы 6 связан также с радиоприемником 5, а выход - со входом корректора положения начальной фазы колебаний 2.

Предлагае.мые кварцевые часы работают следующим образом. С помощью радиоприемника 5 производится прием сигиалов эталонной частоты, которые, поступая на фазоизмеритель 4, сравниваются по фазе с опорными сигналами генератора 1, поступающими через

корректор положения начальной фазы колебаний 2 и хранитель времени 3. С выхода фазоизмерителя 4 сигнал, соответствующий разности фаз принятого эталонного и опорного сигналов, например, в цифровой форме (фиг. 2а) поступает на индикатор фазовой синхронизации 8. С помощью последнего формируется напряжение (фиг. 26), когда точность измерения разности фаз удовлетворяет заданной, обеспечивая высокую достоверность результатов измерений. При этом напряжение (фиг. 26) поступает в устройство з-правления 14, разрешая регулироваиие кварцевых часов, и занускает цепь времени 10, открывающую вентиль 9 на время действия одной выборки сигнала (фиг. 2а), соответствующего разности фаз. Эта выборка занисывается в ирограм.мируюш,ее устройство 12, которое храиит значение выборки до следующего сеанса измерений и подает его в вычитающее устройство И.

Если частота кварцевого генератора кз.меняется по линей юму закону относительно эталонной частоты, то измеряемая разность фаз также изменяется и вычитающее устройство 11 на своих выходах формирует сигнал (фиг. 2в), соответствующий разнице первоначального и текущего значений разности фаз и ее знаку, указывающему, увеличивается или уменьщается текущая разность фаз относительно первоначальной, занисанной в ирограммирующем устройстве 12. При этом вычитающее устройство 11 выполнено таким образом, что на одиом из выходов формируется сигнал, когда текущая разность фаз больше первоначальной, а на другом - когда она меньше первоначальной. Устройство определения поправки временной шкалы 6 осзществляет привязку щкалы хранителя времени 3 к эталонным сигналам времени безотносительно к эталонной частоте, по которой производятся измерения с помощью фазоизмерителя 4 и блока динамлческой коррекции 7, определяет поправку на временную шкалу, например, к цифровой форме, и результат поправки (фиг. 2 г) поступает в формирователь управляющего сигнала 13, где он также, ка-к и первоначальный фазовый отсчет в программирующем устройстве 12, запоминается и сравнивается со следующим. Кроме того, с помощью формирователя управляющего сигнала 13 производятся взаимный анализ результатов фазовых измерений и из.менений величины поправки временной шкалы и выработка управляющего воздействия по результатам анализа.

Если частота гелератора 1 ниже эталонной частоты и нарастает со временем (фиг. 2д), то через интервал наблюдения с соответствующего выхода вычитающего устройства 11 в формирователь управляющего сигнала 13 поступает сигнал (фиг. 2-в) разницы первоначального и текущих значений разности фаз местиого генератора и эталонного радиосигнала, а также текущая поправка временной щкалы (фиг. 2г), которая уменьшается со временем до момента, пока частота кварцевого генераточа 1

le станет равной частоте эталонного радиосигнала. Фазовые измерения и определение поправки временной шкалы проводятся дискретно, при этом в программирующее устройство записывается каждый раз новое, измеренное значение разности фаз, которое будет являться первоначальным, а в блок сравнения - соответсввующая этому значению поправка временной шкалы. Однако не исключается и режим непрерывного слежения за фазой эталонного радиосигнала и изменением поправки шкалы, но при этом необходимо ф11ксировать время от времени измеренные значения. Пока текуш,ая поправка временной шкалы уменьшается относительно своего первоначального значения, на выходе формирователя управляюш,его сигнала 13 сигнал отсутствует, и регулирование кварцевых часов не происходит. Если величина поправки превысила свое первоначальное значение, что означает, что частота местного генератора 1 достигла и превысила эталонную частоту, а параоола, характеризующая ошибку автономного хранения, прошла через свою вершину, с помощью формирователя управляющего сигнала 13 формируется сигнал (фиг. 2ej, характеризующий динамическую ошиоку частоты генератора 1 и шкалы времени, величину ухода частоты генератора относительно эталонной частоты (на основании изменения поправки временной шкалы) и разницы хода генератора (на основании изменения разности фаз), при наличии напряжения от индикатора (разовой синхронизации 8 с помощью устройства управления 14 на основании сигнала ,фиг. 2е; производится регулировка частоты кварцевого генератора 1 и шкалы времени через соответствующие корректор частоты 1о и корректор положения начальной фазы колеоании 2 laK, чтооы скомненсировать сигнал (фиг. ). При этом достигаются приближение частоты генератора i к эталонной и уменьшение ошибки автономного хране11ия шкалы до значения о У о, где 6 о - начальная ошибка временной шкалы и имеет противоположный знак, пели же часгота кварцевого генератора выше эталонной частоты, но неизменна на интервале наблюдения (фиг. 2д), что соответствует отсутствию систематического хода генератора 1, то разность фаз сигналов эталонной ч.астоты и генератора 1 постоянна на этом интервале. Сигналы на выходах блока динамической коррекции 7, подключенных к формирователю управляющего сигнала 13, отсутствуют. Однако величина поправки временной шкалы изменяется по линейному закону (нарастает). При отсутствии сигнала с выхода блока динамической коррекции формирователь управляющего сигнала 13 формирует по результатам измерения поправки временной шкалы сигнал (фиг. 2е), определяемый разностью поправки в текущий и первоначальный моменты времени. Этот сигнал через устройст1во управления 14 и корректор частоты 2 при наличии сигнала синхронизма по фазе (фиг. 26) уменьшает частоту

кварцевого генератора 1, приближая ее к эталонной, и через корректор положения начальной фазы колебаний 2 компенсирует динамическую ошибку (уход временной щкалы за время наблюдения) временной щкалы часов. Величина поправки временной шкалы, определяемая после регулирования, вводится в хранитель времени 3 через корректор положения начальной фазы колебаний 2, и временная

шкала часов оказывается совмещенной с эталонной. Если частота кварцевого генератора ниже эталонной и неизменна, то регулироваиие часов производится так же, как и при неизменной частоте генератора, превышающей

эталонную, но только формирователь управляющего сигнала 13 формирует сигнал при уменьшении поправки временной шкалы относительно первоначального значения, и этот сигнал имеет противоположный знак.

Таким образом, за счет анализа последовательных измерений по эталонным радиосигналам, имеющих высокую достоверность, и регулировки кварцевых часов с целью компенсации всех составляющих ошибки автономного

хранения времени и частоты предлагаемые кварцевые часы позволяют значительно увеличить интервал автономного хранения времени и частоты.

Формула изобретения

1. Кварцевые часы с радиокоррекцией, содержащие радиоприемиик, устройство управления, корректор частоты и последовательно соединенные кварцевый генератор, корректор

положения начальной фазы колебаний, хранитель времени и фазоизмеритель, причем хранитель времени подключен к радиоприемнику, выход Которого соединен с фазоизмерителем, а устройство управления подключено к

корректору .положения начальной фазы колебаний и через корректор частоты - к кварцевому генератору, отличающиеся тем, что, с целью увеличения интервала автономного хранения времени и частоты без снижения

точности, в них введены блок динамической коррекции, устройство определения поправки временной шкалы, формирователь управляющего сигнала поправки, причем входы блока динамической коррекции соединены с выходами радиоприемника и фазоизмерителя, а выходы - с входом устройства управления и входами формирователя управляющего сигнала, третий вход которого соединен с выходом устройства определения поправки временной шкалы, а выход формирователя управляющего сигнала соединен с вторым входом устройства управления, -вход устройства определения поправки временной шкалы соединен с выходами радиоприемника и хранителя времени.

2. Часы по п. 1, отличающиеся тем, что блок динамической коррекции содержит последовательно соединенные индикатор фазовой синхронизации, цепь времени, вентиль, программирующее устройство и вычитающее

устройство, причем второй вход вычитающего устройства соединен с входами индикатора фазовой синхронизации и вентиля. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Патент США N° 3756014, кл. 58-28 R, 2.Патент Франции № 2188 R 11, кл. GO4 С 3/00, 1974. 3.А. Габри, «Автоматическая регулировка кварцевых часов но сигналам стандартной частоты, «Jourual и Annales Fraucaises de chrononetrie, т. 16, sep. 2, 1962, стр. 37-48.