КВАНТОВЫЙ СТАНДАРТ ЧАСТОТЫ Советский патент 1995 года по МПК H03L7/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться, в частности, в системах точного времени и частоты.

Известен квантовый стандарт частоты, содержащий последовательно соединенные управляющий элемент, перестраиваемый генератор, умножитель частоты, смеситель частот, атомно-лучевую трубку и усилитель постоянного тока, а также синтезатор частоты, вход которого соединен с другим выходом перестраиваемого генератора, а выход соединен с другим входом смесителя частот.

Однако известный квантовый стандарт частоты имеет недостаточную стабильность выходной частоты.

Цель изобретения - повышение стабильности выходной частоты.

Для этого в квантовый стандарт частоты, содержащий последовательно соединенные управляющий элемент, перестраиваемый генератор, умножитель частоты, смеситель частот, атомно-лучевую трубку и усилитель постоянного тока, а также синтезатор частоты, вход которого соединен с другим выходом перестраиваемого генератора, а выход соединен с другим входом смесителя частот, между выходом усилителя постоянного тока и входом управляющего элемента введены последовательно соединенные преобразователь напряжение-частота, реверсивный частотомер и устройство управления, а другой выход реверсивного частотомера соединен с другим входом синтезатора частоты.

На чертеже дана структурная электрическая схема предлагаемого квантового стандарта частоты.

Квантовый стандарт частоты содержит последовательно соединенные управляющий элемент 1, перестраиваемый генератор 2, умножитель 3 частоты, смеситель 4 частот, атомно-лучевую трубку (АЛТ) 5 и усилитель 6 постоянного тока, а также синтезатор 7 частоты, вход которого соединен с другим выходом перестраиваемого генератора 2, а выход соединен с другим входом смесителя 4. Выход усилителя 6 и вход управляющего элемента 1 соединены через последовательно соединенные преобразователь 8 напряжение-частота, реверсивный частотомер 9 и устройство 10 управления, а другой выход реверсивного частотомера 9 соединен с другим входом синтезатора 7.

Квантовый стандарт частоты работает следующим образом.

Частота подстраиваемого генератора 2 умножается умножителем 3 и, смешанная в смесителе 4 с частотой синтезатора 7, подается на АЛТ 5.

Частота синтезатора по команде от реверсивного частотомера 9 устанавливается равной f_o + Δ f, где f_o - средняя частота синтезатора 7; Δf - отклонение от среднего. На выходе АЛТ 5 появится напряжение, величина которого пропорциональна отклонению входной частоты, поступающей на АЛТ 5, от частоты квантового перехода в атоме. Это напряжение усиливается усилителем 6 и с помощью преобразователя 8 преобразуется в последовательность импульса, частота следования которых считается реверсивным частотомером 9 в прямом направлении, начиная с момента Δ t, необходимого для прохождения переходных процессов в системе. Затем по команде от реверсивного частотомера 9 частота синтезатора 7 устанавливается равной f_o - Δ f. Появляющееся на выходе усилителя 6 напряжение с помощью преобразователя 8 вновь преобразуется в последовательность импульсов, частота следования которых через время выдержки Δ t считается реверсивным частотомером 9 в обратном направлении.

Реверсивный частотомер 9 выдает в устройство 10 управления код, соответствующий разности частот, просчитанных в прямом и обратном направлениях, и информацию о знаке этой разности. Устройство 10 управления управляет частотой подстраиваемого генератора 2, подстраивая ее таким образом, чтобы величина напряжения, поступающая на управляющий элемент 1, была равна 0.

Предлагаемый квантовый стандарт частоты позволяет повысить точность измерения ухода частоты, полностью исключить влияние переходных процессов и влияние погрешности в настройке частоты подстраиваемого генератора.

КВАНТОВЫЙ СТАНДАРТ ЧАСТОТЫ, содержащий последовательно соединенные управляющий элемент, перестраиваемый генератор, умножитель частоты, смеситель частот, атомно-лучевую трубку и усилитель постоянного тока, а также синтезатор частоты, вход которого соединен с другим выходом перестраиваемого генератора, а выход соединен с другим входом смесителя частот, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности выходной частоты, между выходом усилителя постоянного тока и входом управляющего элемента введены, последовательно соединенные преобразователь напряжение-частота, реверсивный частотомер и устройство управления, а другой выход реверсивного частотомера соединен с другим входом синтезатора частоты.