Квантовый стандарт частоты

Номер патента: 1781821

Автор: Харчев

ZIP архив

Текст

(54) КВАНТОВЫЙ СТАНДАРТ ЧА(57) Использование; квантовая элвысокоточные квантовые стандаты активного типа, Сущность изквантовый стандарт частоты со Ьд равляемый кварцевый генератор 1, фазосдвигающую цепочку 2, умножитель частоты 3, смеситель 4, эталонный генератор 5, усилиедователь- тель промежуточной частоты 6, фазовый детектор 7, интегрирующую цепь 9 и синтезатор частоты 9 1-2-3-4-6-7-8-1, 1-9-7 ы частоты 4-5. В устройстве достигается уменьшение с. 176. рис. нестабильности выходной частоты благодаря включению фазосдвигающей цепи 2 с температурным коэффициентом фазы про- СТОТЫ тивоположными по знаку температурному ектроника, коэффициенту фазы умножителя частоты 3, рты часто- и абсолютнуювеличину примерно в й раз обретения; . меньше, где И - коэффициент умножения держит уп- умножителя частоты. 2 ил.Изобретение относится к квантовойэлектронике и может быть использовано ввысокоточных квантовых стандартах частоты (КСЧ) активного типа.Известен рубидиевый КСЧ с оптическойнакачкой, содержащий кольцо фазовой автоподстройки с умножителем частоты.Недостатком данного КСЧ являетсябольшая нестабильность частоты выходного сигнала, обусловленная влиянием температуры окружающей среды.По технической сущности наиболееблизким к предлагаемому является КСЧ, со. держащий последовательно соединенные вкольцо фазовой автоподстройки управляемый кварцевый генератор, умножитель частоты, смеситель, к другому входу которогоподключен эталонный генератор, усилительпромежуточной частоты, фазовый детектори интегрирующую цепь, а также синтезаторчастоты, включенный между выходом управляемого кварцевого генератора и другим входом фазового детектора,Недостатком данного КСЧ являетсябольшая йестабильность частоты выходного сигнала при изменении температуры окружающей среды. обусловленнаятермозависимым сдвигом фазы в умножителе частоты из-за зависимости расстройкифильтрующих элементов, длительностей задержки прохождения сигналов от температуры,Целью изобретения является уменьшение нестабильности выходной частоты.Поставленная цель достигается тем, чтов известный квантовый стандарт частоты,содержащий последовательно соединенные в кольцо фазовой автоподстройки умножитель частоты, смеситель, к другому входукоторого подключен эталонный генератор,усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, интегрирующую цепь и управляемый кварцевый генератор, а такжесинтезаторчастоты, включенный между выходом управляемого кварцевого генератораи другим входом фазового детектора, введена фаэосдвигающая цепочка с термозависимым фазовым сдвигом, противоположным: по знаку термозависимому сдвигу фазь 1 вумножителе частоты, величина которого выбрана из соотношенияО 5- - 1,5-Тфи -где Туч и М - температурный коэффициент фазы и коэффициент умножения умножителя частоты; Тфц - температурный коэффициент фазы фазосдвигающей цепочки, апостоянная времени фазосдвигающей цепочки выбрана меньшей трети постоянной времени кольца фазовой автоподстройки, при этом управляемый кварцевый генератор подключен к умножителю частоты через фазосдвигающую цепочку.Дополнительно введенная фазосдвигающая цепочка компенсирует температурные изменения фазы умножителя частоты и тем самым ослабляет влияние температуры 10 окружающей среды на нестабильность частоты выходного сигнала всего КСЧ. Соотношение абсолютных значенийтемпературных коэффициентов фазы, опре 15 деленное в виде неравенства, описываетобласть значений коэффициентов, при которых достигается положительный эффект Соотношение постоянных времени описывает область возможных значений при 20 которых обеспечивается устойчивая работа кольца фазовой автоподстройки с фазосдвигающей цепочкой,Ка фиг. 1 представлена структурнаясхезосдвигающей цепочки,КСЧ содержит последовательно соеди- . ненные в кольцо фазовой автоподстройкиуправляемый кварцевый генератор 1, фазосдвигающую цепочку 2, умножитель час- .тоты 3, смеситель 4, к другому входу 30 которого подключен эталонный генератор 5, усилитель промежуточной частоты б, фазовый детектор 7 и интегрирующую цепочку 8, а также синтезатор частоты 9, включенный между выходом управляемого кварцевого генератора 1 и другим входом фазового детектора 7,35 КСЧ работает следующим образом, Сигнал управляемого кварцевого генератора 1 после преобразования его фазы фазосдвигающей цепочкой 2 и умножения его частоты умножителем частоты 3 подается на вход смесителя 4, По другому входу смесителя 4 40 45 подается сигнал эталонного генератора 5, . На выходе смесителя 4 образуется сигнал разностной промежуточной частоты, который усиливается усилителем промежуточной частоты 6 и подается на вход фазового 50 детектора 7. На другой вход фазового детектора подается опорный сигнал от синтезатора частоты 9,. Фазовый детектор 7 вырабатывает выходной сигнал пропорциональный разности фаз входных сигналов. Этот сигнал фильтруется интегрирующей цепочкой 8 и используется для управления частотой управляемого кварцевого генератора 1, т.е. для стабилизации частоты его выходного сигнала по. частоте высокостабильного эталонного генератора 5,55 25 ма КСЧ; на фиг. 2 представлен пример фа1781821 При граничных значениях Тфц общий температурный коэффициент фазы умень шается в два раза, что соответствует уменьшению дисперсии частоты выходного сигнала КСЧ в два раза и уменьшению нестабильности частоты в 1,4 раза,Фазосдвигающая цепочка 2 последова тельно включена в кольцо фазовой автоподстройки. Ее длительность задержки должна быть минимальной, не более трети постоянной времени кольца фазовой автоподстройки для обеспечения устойчивости кольца, 55 ограничения инерционности отработки возмущений частоты управляемого кварцевого генератора 1. 0,5в- . - 1,5,где Туи Й - температурный коэффициент фазы и коэффициент умножения умножителя частоты;Тфч - температурный коэффициент фазы фазосдвигающей цепочки,а постоянная времени фазосдвигающей цепочки выбрана меньшей трети постоянной времени кольца автоматической подстройки частоты, при этом управляемый кварцевый генератор подключен к умножителю частоты через фазосдвигающую цепочку,Фазосдвигающая цепочка 2 имеет тем- На фиг. 2 приведен пример фазосдвигапературный коэффициент фазы Тфц проти- ющей цепочки с терморезистором В 2 в кавоположный по знаку температурному честведатчика температуры,коэффициенту фазы умножителя частоты Таким образом, в КСЧ при нормальной Туч, а абсолютную величину примерно в ч 5 температуре, характеризуемой значением раз меньше,где й - коэффициент преобра- .температуры и дисперсией ее изменения, зования (умножения) частоты умножителя уменьшается дисперсия изменения частоты частоты 3. Благодаря такому включению (фазы) едва и более раз выходного сигнала температурный коэффициент фазы выход- умножителя частоты 3 и, следовательно, ного сигнала умножителя частоты 3 умень уменьшается нестабильность частоты всего шается. При этом ослабляется преобразо- . КСЧ в 1,4 и более раз по сравнению с извевание флуктуаций температуры окружаю- стным КСЧС прототипом.щей среды во флуктуации фазы и частоты Кроме того, КСЧ будетиметьуменьшен-. выходного сигнала умножителя частоты, что ные значения нестабильности частоты вы-приводиткуменьшениюдисперсиичастоты 15 ходного сйгнала как при изменении (фазы) на выходе смесителя 4 и усилителя дисперсии температуры, так и среднего знапромежуточной частоты 6, а также дйспер- чения температуры окружающей среды. сии амплитуды сигналов на выходе фазово- Это приводит к расширению диапазона раго детектора 7 и интегрирующей цепочки 8,: бочих температур КСЧ, эксплуатационных что в конечном итоге уменьшает дисперсию 20 возможностей и уменьшению температур- . и нестабильность частоты управляемого ного коэффициента частоты.кварцевого генератора 1, т.е. всего КСЧ, Таким образом ослабляется прямо пропорци- Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и яональная зависимость дисперсии(нестабильности) частоты выходного сигна . Квантовый стандарт частоты, содержала от дисперсии температуры окружающей щий последовательно соединенные в коль- среды и общего температурного коэффици- цо фазовой автоматической подстройки ента фазы цепи преобразования от выходачастоты умножитель частоты, смеситель, к управляемого кварцевого генератора 1 до . другому входу которого подключен эталон- смесителя 4. 30 ный генератор. усилитель промежуточнойАбсолютная величина температурногочастоты, фазовый детектор. интегрирую- коэФфициента фазы фазосдвигающей це- щуюцепьиуправляемыйкварцевыйгенерапочки 2 удовлетворяет соотношению, опи- тор, а также синтезатор частоты, сываемому область возможных значений, включенный между выходом управляемого при которых достигается положительный 35 кварцевого генератора и другим входом фаэффект. Сверху и снизу абсолютная величи- зового детектора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, на Тфц ограничена пятидесятипроцент- что, с целью уменьшения нестабильности ным изменением относительно оптималь- выходной частоты, в него введена фазосдвиного значения равного Т, /ч гающая цепочка с термозависимым фазо 40 вым сдвигом. противоположнымпо знакуууц1 5 . твомозавиоимому сдвигу Фазы в умножитв.ТфцКле частоты, величина которого выбрана изсоотношения: Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 4281Тйраж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5

Смотреть

Заявка

4662976, 17.03.1989

ЛЕНИНГРАДСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ХАРЧЕВ ОЛЕГ ПРОКОПЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: H03L 7/26

Метки: квантовый, стандарт, частоты

Опубликовано: 15.12.1992

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1781821-kvantovyjj-standart-chastoty.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Квантовый стандарт частоты</a>

Похожие патенты