Квантовый стандарт частоты и времени

(51) М. Кл. 604 С 3/00 с присоединением заявки (23) Приоритет фоудврстееииый комитет СССРдо дедам изобретеиий и открытийДата опубликования описания 18,07,82 2) Авторы язобретени(54) КВАНТОВЫЙ СТАНДАРТ ЧАСТОТЫ И ВРЕМЕНИ етение относи к квантовым м выходом од синтезаом фазового стандартам частоты быть использовано вИзвестные кван то тоты представляют которых низкочастот лизируется по часто синхронизации, испо синтезатора соединен с вторькварцевого генератора, а выхтора соединен с вторым входдетектора21,Недостатком этого устройся большая величина шага эад ремени и может жбе времени, стандарты часй устройства, вгенератор стабисчет системы уюшей в качестве вые обо являетныйте эа Цель изобретения уменьшение шагаОдискретного смещения выходных секундных импульсов,Поставленная цель достигается тем,что в квантовый стандарт частоты и времени введены последовательно соединенные второй делитель частоты и формирователь интервалов времени коррекции,причем выход формирователя интерваловвремени коррекции соединен с управляющим входом синтезатора, а вход второго0 делителя соединен с третьим выходомкварцевого генератора.. На фиг. 1 приведена схстандарта частоты и времефункциональная схема одно опорного генератотор 1 1 . антовый гене ема квантового ни; на фиг.2- й иэ возможНедостатком устройств такого рода является сравнительно большой шаг смены шкал времени.Наиболее близким к предлагаемому является квантовый стандарт частоты времени, содержащий квантовый генератор, делитель частоты, синтезатор частоты. и кольцо фаэовой автоматической подстройки частоты, включающее смеситель, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, кварцевый генератор и умножитель частоты, причем выход квантового генератора подключен к второму входу смесителя, вход делителя соединен с первым выходом кварцевого генератора, входных реализаций формирователя интерваловвремени коррекции.Квантовый стандарт частоты и времени содержит усилитель 1 промежуточнойчастоты, смеситель 2, квантовый генератор 3, фазовый детектор 4, умножитель 5 частоты, управляемый синтезатор6 частоты, кварцевый генератор 7, делитель 8 частоты, формирователь 9 интервалов времени коррекции, делитель 10частоты.формирователь интервалов временикоррекции содержит делитель с переменным коэффициентом 11 деления, кодовыйпереключатель 12, вентили 13 - 15, триггеры 16 и 17, кнопки 18,Усилитель 1 промежуточной частотыи последовательно включенные фазовыйдетектор 4, кварцевый генератор 7, умножитель 5 частоты, смеситель 2, включенный на вход усилителя 1 промежуточной частоты, образуют кольцо фазовойавтоматической настройки частоты, ФАПЧопорным генератором которого служитквантовый генератор 3, включенный навторой вход смесителя 2. Делитель частоты 8 понижает частоту кварцевого генератора 7, к которому он подключен дочастоты 1 Гц, К другому выходу кварцевого генератора 7 подключен управляемыйсинтезатор 6 частоты, выходом включенный на второй вход фазового детектора 4,Квантовый стандарт частоты и времени работает следующим образом,Сигнал квантового генератора 3 поступает на смеситель 2, куда подаетсятакже сигнал с умножителя частоты 5,полученный от кварцевого генератора 7,Сигнал промежуточной частоты послеусиления в усилителе 1 поступает наодин вход фазового детектора 4, на второй вход которого подается опорный сигнал от синтезатора 6 частоты, Сигналошибки с фазового детектора 4 подстраи"вает кварцевый генератор 7. Делитель 8частоты формирует из сигнала кварцевогогенератора последовательность секундныхимпульсов. Одновременно сигнал кварцевого генератора поступает на второй делитель 10 частоты, откуда сигнал низкой частоты поступает на формирователь9 интервалов времени коррекции, которыйформирует интервалы времени, в течениекоторого на управляюший вход синтезатора 6 частотыпоступает сигнал, изменяюший его частоту, При изменении частотысинтезатора на величину Ь%, происходяшем в течение времени д, секундный импульс с выхода делителя 8 получает смешение на величину5где- относительное смешениед 1квчастоты кварцевого генератора.Смещение частоты кварцевого генератора связано со смещением частоты синтезатора соотношениемдс (2)кви15где И - коэффициент умножения умножителя частоты 5,(4)дТ= дФ25КГНапример, для водородного стандартачастоты и времени 1 г= 1,410 Гц,9Ас = 0,28 Гц, смешение секундного импульса на 1 нс получается за время М5 с. Уменьшая интервал коррекции Ь,можно получить сколь угодно малый шагперестройки, а увеличивая его, можнополучить величины сдвигов до + 100 нс,Для получения больших величин сдвиговцелесообразно использовать регулируемуюзадержку в делителе 8 по известному способу.Для упрощения второго делителя частоты 10 входной сигнал для него можноснимать с промежуточного выхода перво 40го делителя частоты 8 или с промежуточного выхода делителя частоты, являющегося составной частью синтезатора 6. Нафиг. 1 возмбжные точки подключения входа второго делителя частоты 10 показа 45ны пунктиром.формирователь интервалов работаетследующим образом,При нажатии одной из кнопок 18"Пуск +" или "Пуск -" происходит установка триггера 17 в положение, соответствующее знаку коррекции (логическаяединица на выходе Ц соответствует кор.рекции фазы в направлении опережения),и подготовка команд перестройки на вентилях 14 и 15, Одновременно с этимпроисходит установка триггера 16 в состояние 0 положительным фронтом, поступающим с выхода вентиля 13, осушеств9436 25формула,изобретения Квантовый стандарт частоты и времени, содержащий квантовый генератор, делитель частоты, синтезатор частоты и 5ляюшего для команд "Пуск" логическую функцию ИЛИ. Разрешающий сигнал, поступающий с инверсного выхода триггера 16, происходит два действия: дает старт делителю с переменным коэффициентом 5 деления и одновременно разрешает одну из выходных команд коррекции "+ или коррекция ф-ф, управляющих частотой перестраиваемого синтезатора, Величина козффициента деления делителя 11, от которого зависит интервал времени, в течение которого подается команда коррекции частоты, устанавливается в,соответствии с.командами, поступаюшйми с кодового переключателя 12 (или с внешнего 15 программирующего устройства), После окончания цикла счета в делитель он выдает сигнал фСтопф на триггер 16, тот возвращается в исходное состояние и снимает команду коррекции, 20Использование квантового стандарта позволяет повысить точность регулирова ния шкалы времени,33 6кольцо фазовой автоматической подстройки частоты, включающее смеситель, усилитель промежуточной частоты, фазовыйдетектор, кварцевый генератор и умножитель частоты, причем выход квантовогогенератора подключен к второму входусмесителя, вход делителя соединен с первым выходом кварцевого генератора, входсинтезатора соединен с вторым выходомкварцевого генератора, а выход синтезатора соединен с вторым входом фазовогодетектора, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что, с целью уменьшения шага дискретного смешения выходных секундных импульсов, в него введены последовательно соединенные второй делитель частоты и формирователь интервалов времени коррекции,причем выход формирователя интерваловвремени коррекции соединен с управляющим входом синтезатора, а вход второгоделителя соединен с третьим выходомкварцевого генератора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Стандарты частоты и времени наоснове квантовых генераторов и дискреминаторов. Под ред. Б. П. Фатеева. М.