Устройство синхронизации часов

) 5 0 04 С 11 02 Г И ффВ-ТБЫ;, ЬИЧИрт К ПАТЕЕ 1 Комитет Российской Федерации ио патентам и товарным знакам(76) Губанов Вадим Сергеевич; Дикарев ВикторИванович; Кайдановский Михаил Наумович; КойнашБорис Васильевич; Умарбаева Нина Дуйсекеновна(54) УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ ЧАСОВ(57) Использование: в технике связи, радиолокации,в радиоинтерферометрии со сверхдлинными база -ми (РСДБ) и в службе единого времени и частоты.Сущность изобретения: устройство содержит ИСЗретранслятор 3, наземные пункты 1 и 2, каждый из которых содержит эталон 1.1(2,1) частоты и времени, первый 12(22) и второй 1.3(2.3) гетеродины, ан - тенну 1.4(2.4), дуплексор 1.5(2,5), усилитель 1.6(2.6) мощности, смеситепь 1.7(2.7), усилитель 1.8(2.8) промежуточной частоты, клиппер 1.9(2.9), блок 1 0(2.10) памяти, коррелятор 1.11(2.11), генератор 1,12(2.12) псевдошумового сигнала, переключатель .13(2.1 3), смеситепь 1.14(2.14), усилитель 1.15(2.15) промежуточной частоты и усилитель 1.16(2.16) мощности. Цель изобретения - повышение точности и оперативности синхронизации часов. 3 ил.Изобретение относится к технике связи и радиолокации и можег быть использовано в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базагли и в службе единого. времени и частоты.Цель изобретения - повышение точности и оперативности синхронизации часов.На фиг, 1 дана структурная схема устройства синхронизации часов; на фиг. 2 - схема ИСЗ-ретранслятора и двух наземных пунктов; на фиг, 3 - временная диаграглма дуплексного метода сличения часов. Устройство синхронизации часов содержит ИСЗ-ретранслятор Я, первый 1 и второй 2 наземные пункты, каждый иэ которых содержит эталон 1.1 (2.1) частоты и времени, первый 1.2 (2.2) и второй 1,3 (2,3) гетеродины, антенну 1.4 (2,4), дуплексер 1.5 (2.5), первый усилитель 1.6 (2.6) мощ ости, первый смеситель 1.7 (2.7), первый усилитель 1,8 (2.8) промежуточной частоты, первый клиппер 1.9 (2.9), первый блок 1,10(2,10) памяти, коррелятор 1,11 (2,11), генератор 1,12 (2,12) псевдошумового сигнала, перекл ючатель 1,13 (2.13), второй смеситель 1.14 (2.14), второй усилитель 1.15 (2.15) промежуточной частоты и второй усилитель 1.16 (2.16) мощности, второй клиппер 1.17 (2.17) и второй блок 1.18 (2.18) памяти,Устройство работает следующим образом.На пункте 1 с помощью генератора 1.12 формируется на перво 1 л шаге единичных измерений псевдошумовой сигнал СВЧ и 1 (см. фиг, 3), который во втором смесителе 1,14 смешивается с сигналом второго гетеродина 1.3, стабилизированного этанола 1.1 частоты и времени. Переключатель 1.13 замкнут, а переключатель 2.13 разомкнут. Преобразованный сигнал выделяется вторым усилителем 1.15, усиливается в усилителе 1,6 по мощности и излучается через дуплексер 1.5 и антенну 1.4 в направлении МСЗ-ретранслятора на частоте 11. Вместе с тем этот же сигнал клиппируется во втором клиппере 1.17 и записывается в буферный блок 1.18 памяти. Регистрация синх ран изируется эталоном 1.1 частоты и времени. Принятый бортовым приемником ИСЗ-сигнал переизлучается обратно на пункты 1 и 2 на частоте 12 с сохранением фазовых соотношений, во всей полосе частот сигнала. Диаграмма направленности бортовой антенны ИСЗ выбирается так, чтобы этот сигнал мог быть принят в обоих пунктах 1 и 2,Принятый в пункте 1 антенной 1.4 ретрапслированный ИСЗ-сигнал (сигнал а 2) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 усиливается первым усилителем 1.6 и подается в первый смеситель 1.7, на которыйпоступает сигнал с первого гетеродина 1.2,преобразуется в видеочастоту и клиппируется в первом клиппере 1.9 тактовой частотой эталона 1.1 частоты и времени. Затемсигнал ретранслируется в первый блок 1.10памяти (сигнал 02), Регистрация синхронизируется эталоном 1.1 частоты и времени.Этот же сигнал принимается в пункте 2антенной 2,4 (сигнал Д), усиливается первым усилителем 2.6 мощности и поступаетна первый смеситель 2.7, где смешивается ссигналом первого гетеродина 2.2, стабилизированного опорным эталоном 2.1 частотыи времени, преобразуется в видеочастоту иклиппируется в первом клиппере 2,9 тактовой частоты того же эталона 2.1 частоты ивремени, Затем сигнал регистрируется впервом блоке 2.10 памяти.На втором шаге (при передаче сигналаиз пункта 2), спустя какое-то время О послеокончания регистрации сигнала переключатель 1.13 размыкается, а переключатель2.13 замыкается, В этот момент времени1 э =12 + О генератор 2,12 начинаетфор 2 2мировать новый шумовой СВЧ-сигнал (сигнал /3 з). который после смешивания вовтором смесителе 2.14 с сигналом первогогетеродина 2.3, усиления во втором усилителе 2.17 мощности излучается через дуплексер 2,5 и антенну 2.4 в направлениеИСЗ-ретранслятора на частоте 11. Вместе стем этот сигнал клиппируется во второмклиппере 2.17 и записывается в буферныйвторой блок 2,18 памяти, Регистрация синхронизируется эталоном 2.1 частоты и времени,Принятый бортовым приемником ИСЗсигнал переизлучается обратно на пункты 1и 2 на частоте 12 с сохранением фазовыхсоотношений во всей полосе частот сигнала.Ретранслированный сигнал принимается вобоих пунктах, преобразуется в видеочастоту и регистрируется в моменты времени 141и ь 1 соотэетственно (сигналы ал,р 4). Наэтом заканчивается единичное измерениедуплексного метода.Затем в перерыве междуектами измерений пары сигналов а 1, а 2, и ИЗ, Сй ф 1 . 32 иРз, Р 4) подвергаются корреляционной обработке в корреляторе 1.11(2,11).Корреляционная обработка двух пар записей на каждом пункте позволяет вычислить следующие временные задержки: г 1 = /31 ДХД =. 12 2 - т 1 2: = а 1 4 Ь 1 + (Д + сЯ + Д Б) + Д С;=Ь 2+Ь, +ра+М+Л 5),10 и соответствующие им частоты интерференции Р 1 ( = 1, 2, 3, 4), которые определяютпроизводные этих задержек: Ф =ат 1/ас= ГЛ,Л 1 = - (71 - 72) + у + д + е + тг, (2)1240 где у = - (а + 2 Ь + О) а;12д = - (Л 1 - Ы) -- (Л 1 - :1, 121 , 1 45Е = - (Л 1" - Л 1) - (й" - Ь);2 2ю = 2 в О/с - релятивистская поправ 2ка (эффект Сан ья ка), ч;Л 1,2, Л 1,2 - задержки сигналов в атмосфере на частотах 11 и 12 соответственно;со - угловая скорость вращения Земли;с - скорость света;О - площадь четырехугольника 0 1 Я 2,образуемого в экваториальной плоскостицентром масс Земли, проекциями пунктов1 и 2и ИСЗ-ретранслятора Я,Поправку у на подвижность ИСЗ-ретранслятора во время единичного измерения проще всего свести к нулю гдЕ т -(т 1+ Г 2)/2;20а 1, Ь 1 О =.1, 2, 3) - время распространения сигнала между ИСЗ и пунктами 1 и 2 (см, фиг, 3);Л 1, Я - задержки сигналов в излучающей аппаратуре обоих пунктов;Л 1,ив задержки сигналов в приемо- регистрирующей аппаратуре;И - задержка сигналов в бортовом ретрансляторе ИСЗ; 30Ла= а 2- а 1 ИСКОМаЯ РаЗНОСтЬ ПОКаэаНИй часов о один и тот же физический гломент времени 1.Полагая а 1 и Ь линейными функциями с производными а = а, Ь = Ь,из первых двух 35 уравнений (1) получаемсоответствующим выбором свободного параглетра О; О= - а(а+ Ь)/(а+6)+Ь 3=(3) а ошибка измерения временной задержки т и частоты интерференции имеют вид(41 где Л 1 - полоса принимаемых и регистрируемых частот псевдошумового сигнала;Рс и Рш - мощности сигнала и шума на входе приемника;1 с - ин гервал когерентности сигнала при его ретрансляции,Тогда для получения ошибки, например, 07 0,1 нс, необходимо, чтобы О Л а5 10 Например, при Лг = 10 МГц получаем С500, что вполне достижимо даже при использовании наземных приемопередающих антенн малого диаметра. Оценки отношения сигнал/шум о = Рс/Рш на входе приемника станции спутниковой связи второго класса нТеслаоДД 424 через геостационарный ретранслятор "Горизонт" показывают, что о =100, поэтому для О = о 00 н ЬГ 10 МГц согласноЭ) сказы. вается достаточным и тс = 5 10 с. Такое время когерентности обеспечивается уже который следует в начале измерений рассчитать по приближенным эфемеридным данным, а затем уточнить по результатам текущих измерений.Что касается поправки д на аппаратурные задержки, то ее можно найти путем калибровки по методу "нулевой базы".Атмосферная поправка е также может быть учтена.Релятивистская поправка м может достигать 430 нс и изменяться в течение 1 суток в пределах нескольких наносекунд. Легко показать, что для предвычисления этой поправки с ошибкой 0,1 с координаты пунктов нужно знать с ошибкой 1 км, а координаты ИСЗ-ретранслятора - до 7 км,Определим теперь ошибки измерения временных задержек т 1 ( = 1, 2, 3, 4).Радиоинтерферометрическое отношение сигнал/шум составит2001423 г,2,иг,Составитель О,МелькоТехред М,Моргентал Корректор Л.Ли кова едакт каз 3128 писное жНПО ск" Роспатента5, Раушская наб., 4/ 1130 осква,роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина,при нестабильности гетеодина бортового ретранслятора ог 2 10Что касается ошибки измерения частоты интерференции Р, то при использовании в качестве ретранслятора ИСХ-геостационара обычно выполняются ограничения 01 (г=0,3 с, 1 ч =ст00 м, поэтому для выполнения о с ошибкой 0,1 не необходимо Г знать с ошибкой ор= 3 Гц. Тогда, используя формулы (3) и (4), получаем тс = 0,4 10, что требует более-в Формула изобретения устройство синхрониздции чдсов, содержащее ИСЗ-ретранслятор, первый и второй наземные пункты, каждый из которых содержит последовательно соединенные первые гетеродин, смеситель, усилитель промежуточной частоты и клиппер, последовательно соединенные эталон времени и частоты, вторые гетеродин, смеситель и усилитель промежуточной частоты, а также антенну, второй клиппср и коррелятор, при этом второй выход эталона времени и частоты подключен к второму входу первого клиппера, вход первого гетеродина подключен к первому выходу эталона времени и частоты, при этом выход коррелятора является сигнальным выходом устройства,Для вычисления разности показаний часов Ь с по формуле (2) теперь достаточно обменяться между пунктами 1 и 2 полученными цифровыми данными. что можно де лать по каналу спутниковой связи через тотже ИСЗ или по обычным телефонным или телеграфным каналам связи.(56) Губанов В.С., Финкельштейн А,М.,10 Фридман П,А. Введение в радиоастрономию, - М,; Наука, 1983, с, 115. рис. 28, с,217,рис. 90,15отличающееся тем, что в первый и второй наземные пункты введены первый усилитель мощности, дуплексер и второй усилитель мощности, а также генератор псевдошумового сигнала (ПШС) и первый и второй блоки памяти, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам коррелятора, при этом третий выход эталона времени и частоты через последовательно соединенные генератор ПШС и второй клиппер подключен к входу второго блока памяти, выход первого клиппера - к входу первого блока памяти, выход второго усилителя мощности - к входу 30 первого смесителя, выход антенны - к второму входу дуплексера.