Кварцевые часы с радиокоррекцией Советский патент 1981 года по МПК G04C11/02 

Изобретение относигся к радиотехнике, в частности к средствам автономного хранения и регулировки точного времени на приемных пунктах службы единого времени. Оно может быгь использовано для длительного автономного хранения высокоточной шкалы времени, периодически проверяемой по эталонным сигналам. По основному авт. св. № 517874 известны кварцевые часы с радиоксррекцией, содержащие кварцевый генератор, корректор положения начальной зы колебаний,, хранитель времени, фазоизмеритель, радиоприемник, устройство определения поправки временной шкалы, блок динамической коррекции, формирователь управляющего сигнала поправки, устройст во управления и корректор частоты l. Недостатком устройства является то, что как при анализе фазовых измерений, так и временных, в нем используется информация лишь от пары измерений, т.е. от сравнения текущего значения (фазы или временного положения шкалы) с предыдущим, а весь ранее накопленный массив данных в-совокупности не используется. Кроме того, регулирование кварцевых часов происходит только при наличии эталонного сигнала. Цель изобретения - повьпиение надежности временной синхронизации кварцевых часов. Это достигается тем, что в кварцевые часы с радиокоррекцией введены второй корректор частоты, второй кварцевый генератор, схема ИЛИ и блок автономного управления, который выполнен в виде последовательно соединенньк блока слтения, блока экстраполяции и блока вьфаботки решений, причем выход блока сличения подключен ко второму входу блока выработки решений, первый и второй входы блока сличения подключены соответственно к выходам второго и первого квер- цевых генераторов, второй вход блока экстраполяции подключен к первому выходу устройства управления, а второй выход соединен со входом второго корректора, выход которого подключен ко входу второго кварцевого генератора, выход блока выработки решений подключен к первому входу схемы ИЛИ, второй вход которой подключен к выходу устройства управления, а вьЕсод - к третьему входу корректора положения начальной фазы колебаний. На фиг. 1 приведена структурная схема кварцевых часов; на фиг. 2 временная диаграмма работы часов. Устройство содержит первый кварцевый генератор 1, кфректф 2 положения начальной фазы колебаний, хранитель 3 времени, фазоизмеритель 4, блок 5 динамической коррекции, формирователь 6 управляющего сигнала, устройство 7 управления,, первьй корректор 8 частоты, блок 9 авто номного управления, схему ИЛИ 10, втфой кварцевый генератор И, второй корректор 12 частоты, радиоприемник 13, определи- тель 14 поправки временной шкалы, блок 15 сличения, блок 16 экстраполяции и блок 17 выработки решений. Выход первого кварцевого генератора 1 соединен со вторыми входами корректора 2 положения начальной фазы колебаний и блока сличения 15J выход определителя 14 поправки временной шкалы подключен ко вторым входам корректора 2 положения начальной фазы колебаний и формирователя 6 управляющего сигнала поправки. Выход корректора 2 положения начальной фазы колебаний соединен со входом хранителя 3 времени, а его вход подключен к вьрсоду схемы ИЛИ 10, Второй вход хранителя 3 времени подключен ко второму входу радиоприемника 13 и к первому входу определителя 14 поправки временной шкалы, ко второму входу которого подсоединен выход радиоприемника 13, подключенньй также ;ко второму входу фазоизмерителя 4. Первый вход фазоизмерителя 4 соединен с первым выходом хранителя 3 времени Первый и второй выхо- ды фазоизмерителя 4 соединены соответст венно с первым и вторым входами блока 5 динамической коррекции. Первый вьрсод блока 5 динамической кфрекции соединен с первым входом формирователя 6 управляющего сигнала поправки, а второй вы- ход- с первым входом устройства 7 управления,, второй вход которого подключен к вьвсоду формирователя 6 управляющего сигнала. Первый выход устройства 7 упра вления соединен со входом первого ксррек тора 8 частоты и вторым входом блока 6 экстраполяции. Выходы первого 8 и S 3S4 го 12 корректоров частоты подсоединены ко входам соответственно первого 1 и втфого 11 кварцевых генераторов. Выход второго кварцевого генератора 11 подключен к первому входу блока 15 сличения, второй выход блока 16 экстраполяции соединен со входом второго корректора 12 частоты, а выход блока 17 выработки решений подключен к первому входу схемы ИЛИ 10, втфой вход которой соединен с выходом устройства 7 управления. Кварцевые часы с радиокоррекцией работают следующим образом. Сигналы эталонной частоты с выхода радиоприемника 13 поступают на фазоизмеритель 4, где сравнивают по фазе с сигналами первого кварцевого генератора 1, поступающими через корректор.2 по-: ложения начальной фазы колебаний и хранитель 8 времени. С выхода фазоизмерителя 4 сигнал, соответствующий разности фаз эталонного сигнала и сигнала первого кварцевого генератора 1, поступает в блок 5 динамической коррекции, на который также поступает сигнал с радиоприемника 13. Блок 5 динамической коррекции запоминает текущее значение измеренной разности фаз, сравнивает с результатом последующего измерения и формирует сигнал, поступающий .на формирователь 6 управляющего сигнала, когда точность измерений разности фаз удовлетворяет заданной. На формирователь 6 управляющего сигнала поступает также сигнал, выработанный устройством 14 определения поправки на временную шкалу, который соответствует величине расхождения временной шкалы хранителя 3 времени и эталонного сигнала, причем выработка этого сигнала происходит безотносительно к эталонной частоте. Формирователь 6 управляющего сигнала запоминает текущее значение поправки, сравнивает с последующим значением, как и фазовый отсчет в блоке 5 динамической коррекции, проводит взаимный анализ результатов фазовых измерений и измерений величины поправки на временную шкалу и вьфабатывает управляющее воздействие по ре-. зультатам анализа. Если частота первого кварцевого .генератора 1 ниже эталонной частоты и нарастает со временем, то через интервал наблюдения с блока 5 динамической коррекции в формирователь 6 управляющего сигнала поступает сигнал разницы первоначального и текущих; значений разности фаз, а также текущая поправка на временную шкалу хранителя 3 времени. которая уменьшается со временем да момента, пока частота первого кварцевого, генератора 1 не становится равной эта лонной. Пока текущее значение поправки на временную шкалу уменьшается относительно своего первоначального значе ВИЯ, на выходе формирователя 6 управляющего сигнала сигнал отсутствует и регулирвания часов не происходит. Как тол ко частота первого кварцевого Генератора 1 достигает и превышает эталонную, формирователь 6 управляющего сигнала выработает сигнал, характеризующий динамическую ошибку частоты первого кварцевого генератора 1 и шкалы времени, величину ухода частоты генератора ,о носительно эталонной и разницы хода генератора. Этот сигнал поступает на устройство 7 управления и. подстраив ает час тоту первого кварцевого генератора 1 через первый корректор частоты, а через схему ИЛИ 10 и корректор 2 положения начальной фазы колебаний - положение шкалы времени. Одновременно с процессом сравнения частоты первого кварцевого генератора 1 с эталонной происхо-Дит сличение частот первого и второго кварцевых генераторов с помощью блока 15 сличения. Сигнал с выхода блока сличения поступает на блок 16 экстраполяции, где накапливается информация о ходе кварцевых генераторов между собой и ходе первого кварцевого генератора относггопьпо эталонных сигналов. На основе анализа этойинформации вьфабатыв-ается сигнал управления частотой второго кварцевого генератора 11, как правило, идентичного по своим техническим характеристикам первому кварцевому генератору, поступающий на втсрой корректор 12 частоты.

На фиг. 2 показан условно ход частоты обоих кварцевых генераторов. В течение отрезка времени происходит прием эталонных сигналов и накопление массива данных о взаимном ходе частот генераторов. В момент Ьд прекращается прием эталонных сигналов и начинается режим автономного хранения частоты и .. времени. При этом сигнал с обоих выходов устройства 7 управления пропадает, подстройка частоты первого кварцевого генератора 1 прекращается, и он выбирается ведущим по отношению ко второму кварцевому генератору 11. При этом по результатам работы блока 15 сличения, частота втсрого кварцевого генератора 11 продолжает подстраиваться под частоту первого кварцевого генератора 1, С 8

нератора 1 по эталонным сигналам.

На фиг. 2 Показан интервал времени автономном хранении Частоты спрогнозированные значения вза1МНОГО ухода частот .обоих генераторов совпадают с действительным. Далее рассмотрены два случая, когда взаимный уход частот генераторов увеличивается со временем (1 ) и уменьшается {И). При

этом ход частоты второго генератора условно считается совпадающим с прогнозированным. Тогда в первом случае (1 ) в момент времени -t измеренное расхождение частот генераторов отлично от

спрогнозированного и в этот момент времени необходимо начать прием эталонных сигналов дхш сличения частоты первого кварцевого генератора. В этом случае автономное хранение частоты находится в интервале t 4 Когда частота первого генератора изменяется по закону 1, то измеренное значение расхождения частот отлично от спрогнозированного в момент i к интервал автономного хранения частоты составит t i Ь g ,

Таким образом, повышение надежности синхронизации достигается введением в устройство часов второго корректора частоты, второго кварцевого генератора, схемы ИЛИ и блока автономного управления, выполненного в виде последовательно соединенных блока сличения, блока экстраполяции и блока выработки решон11й. 86. первого выхода блока 16 экстраполяции на блок 17 вьфаботки решений поступает сигнал, характеризующий предлагаемый ход генераторов, выработанный на основе анализа массива данньк, полученных в режиме сличения частоты первого кварцевого генератора по эталонным сигналам. На второй вход блока 17 выработки решений поступает текущее значение разности фаз колебаний обоих генераторов. Если эти два значения не отличаются рруг от друга больше, чем на наперед заданную величину, то вьграбатывается сигнал управления, который через схему ИЛИ 10 поступает на корректор положения начальной фазы колебаний для корректировки шкалы времени хранителя. Если значение сигналов, поступающих на блок 17 выработки решений , разнятся более Допуст.имой величины, то формируется сигнал, запрещающий управление корректором 2 положения начальной фазы колебаний и сигнализирующий о снижении надежности временной синхронизации и необходимости 25.сличения частоты первого кварцевого ге-..

Наибольший выигрыш может быть обеспечен при использовании идентичных кварцевых генераторов. Возможность С1эавнить вьфабоганный предполагаемый ход Генераторов с действительным обеспечивает надежный контроль функционирования часов при отсутствии эталонных сигналов.

Формул а изобретения

Кварцевые часы с радиокоррекцией по авт. св. № 517874, отличающиеся тем, что, с целью псжьЕиения на- , дежности временной синхронизации, в них Введены второй корректор частоты, второй кварцевый генератор, схема ИЛИ и блок автономного управления, который выполнен в виде последовательно соединенных блока сличения, блока экстраполяции и блока выработки решений, причем выход блока сличения подключен ко второму входу блока выработки решений, при этом первый и второй входы блока сличения подключены соответственно к выходам второго и первого кварцевых генераторов, второй вход блока экстраполяции подклкэчен к первому выходу устройства управления, а второй выход соединен со входом второго корректара, выход которого подвлючен ко входу втфого кварцевого генератора, выход блока выработки решений подключен к первом входу схемы ИЛИ, второй вход которой подключен к Bbixojf y устройства управления а выход - к третьему входу корректора положения начальной фазы колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 517874 кл. Q О4 С 11/02, 1974 (прототип).

Фц.1

tz