Эталон времени и частоты Советский патент 1980 года по МПК G04F5/00 

1

Изобретение относится к эталонам времени и частоты и может быть использовано в службе времени.

Известен эталон времени и частот, содержащий п хранителей частоты на основе квайтового генератора с системой автоматической настройки резонатора, т хранителей времени и систему измерения и управления, содержащую т умно- , жителей разности частот, подключенных через т делителей частоты к коммутирующему устройству 1.

Такой эталон времени и частоты имеет недостаточную точность хранения единиц времени и частоты.

Целью изобретения является повышение точности эталона.

Для достижения указанной цели каждая из систем автоматической настройки резонатора содержит последовательно соединенные умножитель разности . частот, смеситель с фильтром нижних частот, реверсивный частотомер и блок управления, подключенный выходом к управляющему входу квантового генератора, а также син тезатор частот, выход которого подключен ко второму входу смесителя, а вход- к выходу одного из хранителей времени, умножитель разности частот подключен первым входом к выходу хранителя частоты, вторым входом - к выходу одного из хранителей времени, а выходом через делитель частоты - к входу коммутирующего устройства.

5 Структурная схема эталона времени и частоты изображена на чертеже.

Она содержит группу из /г хранителей частоты, каждый из которых состоит из квантового генератора 1, кварцевого гене;10 ратора 2 с блоком синхронизации, делителя 3 частоты и устройства автоматической настройки резонаторов квантовых генераторов, которое включает умножитель 4 разности частот, смеситель 5 с фильтром

д/5 нижних частот, синтезатор 6 частот, реверсивный частотомер 7, блок 8 управления, m хранителей 9 времени, систему измерений и управления, которая включает тумножителей 10 разности частот, m делителей 11 частоты, коммутирующее устройство 12, измеритель 13 интервалов времени, вычислительное устройство (ЭВЛ1) 14, п делителей 15 частоты, связывающих хранители частоты с системой измерений и

25 управления.

Эталон частоты и времени работает следующим образом.

Квантовые генераторы 1 настраиваются на вершину спектральной линии излу30 чения атома с помощью устройства автоМатйческой настройки резонатора. Для настройки добротность спектральной линии квантового перехода, на которой работает квантовый генератор, модулируется одним из известных способов. Изменение частоты квантового генератора, вызванное модуляцией добротности спектральной линии, переносится на частоту кварцевого генератора, входящего в состав блока 2, затем после преобразования с помощью умножиеля 4 разности частот, смесителя 5, синезатора 6 регистрируется реверсивным частотомером 7, который вырабатывает управляющий сигнал и через блок 8 управления подстраивает частоту квантового генератора 1 так, что он оказывается настроенным на вершину спектральной линии.

Преобразователь частоты в цепи автоматической настройки, состоящий из смесителя 5 с фильтром нижних частот и интезатора 6, преобразует высокую (1 МГц) частоту умножителя 4 в низкую астоту (1 Гц). Это достигается выбором частоты синтезатора 6, смещенной на 1 Гц по сравнению с выходной частотой умножителя 4. Полоса фильтра в смесителе 5 выбирается достаточно узкой (2 Гц), чтобы отфильтровать щумы в сигнале, подаваемом на реверсивный часотомер. Таким образом, частота колебаний на выходе преобразователя равна f пр 1 Гц + К-А/,

где К - коэффициент умножения разности частот;

Д - разность частот на входе умноителя. Одновременно с настройкой осуществляется с.личение фаз хранителей частоты с помощью, цепи, состоящей из умножителя 4 разности частот, делителя 15 частоты, коммутирующего устройства 12 и измерителя 13 интервалов времени. Умножитель разности частот позволяет увеличить разность частот сличаемых сиг-налов и соответственно разрешающую способность сличений до 0,01 не, а делитель уменьшает выходную частоту до величины, нри которой удобно производить сличение при помощи измерителя интервалов времени (например, до частоты 1 Гц).

Настройка всех хранителей частоты и сличение их с частотой опорного хранителя времени осуществляется синхронно по омандам от ЭВМ 14. Этим обеспечивается исключение нестабильности частоты порного хранителя времени и, следоваельно, повышение точности хранения едииц времени и частоты.

При проведении настройки и сличениях производится несколько измерений, результаты которых усредняются ЭВМ. Это также позволяет повьтсить точность хранения единиц времени и частоты эталоном. Кроме процессов настройки и сличений по фазе, с помошью коммутирующего устройства 12 и измерителя 13 интервалов времени с периодом 1 раз в час пронзводится измерение интервалЬв времени между секундными импульсами со вторых выходов хранителей времени. Всеми процессами измерений управляет ЭВМ. По результатам измерений ЭВМ находит отклонение частоты каждого из хранителей времени от средней частоты группы из п хранителей частоты (реперов) и поправки к моментам выхода секундных импульсов ,шкалам .времени) каждого из хранителей

времени. Таким образом, осуществляется хранение единиц частоты и времени.

Формула изобретения

Эталон времени и частоты, содержащий п хранителей частоты на основе квантового генератора с системой автоматической настройки резонатора, т хранителей времени и систему измерения и управления, содержащую т умножителей разности частот, подключенных через т делителей частоты к коммутирующему устройству, выходы которого через измеритель интервалов времени подключены к вычислительному устройству, отличающийся тем, что, с целью повыщеиия его точности, каждая из систем автоматической настройки резонатора содержит последовательно соединенные умножитель разности частот, смеситель с фильтром нижних частот, реверсивный частотомер и блок управления, подключенный выходом к управляющему входу квантового генератора, а также синтезатор частот, выход которого подключен ко второму входу смесителя, а вход-к выходу одного из хранителей времени, умножитель разности частот подключен первым входом к выходу хранителя частоты, вторым входом - к выходу одного из хранителей времени, а выходом через делитель частоты - к входу коммутирующего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. «Измерительная техника, 1976, № 10, с. 40, 42.

-От одного из -jpaHume/ieU 1 бренбни

Bti/SoU резу/1ьтато&