Квантовый измеритель характеристик источников высокостабильных колебаний Советский патент 1980 года по МПК G01R23/12 

Изобретение может быть использовано при разработке, испытаниях и эксплуатации квантовых и кварцевых мер частоты. Известен прибор для сличения частот Ч7-29А содержащий приемное устройство с антенной, фазовый детектор, фазовращатель с отсчетным устройством, сервоусилитель, включающий в себя усилитель, модулятор и электродвигатель, и высокостабильный эталонный генератор 1. Данный прибор характеризуется недостаточ ной точностью измерений. Известна квантовая мера частоты, содержащая автогенератор, фазовращатель с отсчетным устройством и цепью управления фазовращателем, умножитель частоты, параллельно которому включен синтезатор частоты, управляемый генератором низкой частоты, и поспедовательно соединенные цепь формирования сигнала СВЧ возбуждения, квантовый дискриминатор, предварительный усилитель, избирательный усилитель, синхронный детектор и цепь формирования сигнала ошибки, причем фазовращатель включен между выходом автогенератора и входом умножителя частоты, а цепь управления фазовращателем подключена к цепи формирования сигнала ошибки 2. В таком устройстве не реализуется потенциальная точность измерения характеристик внещних источников вьгсокостабильных колебаний, так как фазовращатель включен на входе умножителя и синтезатора частоты. Целью изобретения является повышение точности измерений. Это достигается тем, что в квантовом измерителе характеристик источников высокостабильных колебаний вход фазовращателя подключен к выходу цепи формирования сигнала СВЧ возбуждения, а выход его подключен к входу квантового дискриминатора. Включение фазовращателя непосредственно на вход квантового дискриминатора обеспечивает наибольшую точность измерения, которая может быть достигнута с помощью данного типа квантового дискриминатора. Например, на частоте цезия-133, равной 9192631770Гц, ошибка измерений в 10° при времени измерения 1 ч соответствует погрешности , в то время как при включении фазовращателя на 37 входы квантового измерителя (5 мГц) эта ошибка составляет . На чертеже представлена структурная блок-схем квантового измерителя характеристик источнико высокостабильных колебаний, содержащего источшпс 1 сигнала, фазовращатель 2, умножитель частоты 3, синтезатор частоты 4, генератор 5 низкой частоты, формирователь 6 сигнала СВЧ возбуждения, квантовый дискриминатор 7, пред варительный усилитель 8, избирательный усипитель 9, синхронный детектор 10, формирователь 11 сигнала ошибки, блок управления 12 фазовращателем, отсчетное устройство 13. Квантовый измеритель работает следующим образом. Исследуемый сигнал с выхода автогенерато ра 1 (или другого исследуемого источника высокостабильных колебаний) поступает на входы умножителя 3 и синтезатора 4, управляемого генератором 5. Коэффициент умножения В умножителе выбирается в зависимости от используемого квантового дискриминатора. Синтезатор 4 обеспечивает формирование и модуля цию с помсвдью генератора 5, дополнительной частоты, которая в цепи формирования сигнала возбуждения вместе с выходной частотой умно . жителя 3 преобразуется до частоты выбранной спектральной линии. Сигнал возбуждения nocty пает через фазовращатель 2 на квантовый дискрИ1«инатор 7, затем усиливается предваритель ным 8 и избирательным 9 усилителями и поступает на синхро1шый детектор 10. В детекторе этот сигнал сравнивается с опорным сигналом от генератора 5 низкой частоты. Ш1итуда сигнала на выходе детектора определяется величиной отклонения действитель ного значения частоты сигнала СВЧ возбуждения от частоты спектральной линии атомов, а знак этого сигнала зависит от стороны отклонения. Выходной сигнал детектора в цепи формирования сигаала ошибки преобразуется и поступает на блок угфавления 12 фазовращателем. При совпадении частоты сигнала СВ4 возбуждения на входе квантового дискриминатора 7 с частотой спектральной линии, сигнал частоты модуляции на выходе квантового дискриминатора равен нулю, сигнал управления на фазовращателе 2 OTCjTCTByeT. Вследствие изменения частоты исследуемого сигнала на выходе квантового дискриминатора 7 появляется сигнал, соответствующий разности частот, который компенсируется следящей системой. Таким образом, обеспечивается автоматическое слежение за частотой исследуемого сигнала. При этом фазовращатель 2 выпол1шет функцию измерительного элемента, так как соединенное с ним отсчетное устройство 13 регистрирует изменение частоты во времени, тем самым обеспечивая автоматическое измерение стабильности частоты и погрешности воспроизведения действительного значения квактовых и кварцевых мер частоты. В связи с узкополосиостью системы автоматической подстройки предлагаемое устройство не пригодно для измерений кратковременной нестабильности частоты, но обеспечивает длительные непрерьшные измерения действительного значения частоты, долговременной н1эстабиль-. ности и погрешности воспроизведения действительного значения частоты, долговременной нестабильности и погрешности воспроизведения действительного значениячастоты с высокой точностью. Формула изобретения Квантовый измеритель характеристик источников высокостабильных колебаиий.содержащий фазовращатель с отсчетным устройством,источник высокостабильных колебаний,Еыход которого соединен с входами умножителя частоты и синтезатора, формирователь сигнала СВЧ возбуждения, входы которого соединены с выходами умножителя и синтезатора, генератор низкой частоты, выход которого соединен с вторым входом синтезатора и первым входом синхронного детектора, последовательно соединенные квантовый дискриминатор, предварительный усилитель, избирательньш усшштель, синхронный детектор, формирователь сигнала ошибки и блок управления фазовращателем, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности измерений, в нем вход фазовращателя подключен к выходу формирователя сигнала СВЧ возбуждения, а выход фазовращателя подключен к входу квантового дискриминатора. .ИСТОЧ1ШКИ информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Техническое описание прибора 47-29А, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 373638 кл. G.01 R 23/12, 1971.