Квантовый стандарт частоты

 

Использование: квантовая электроника, квантовые стандарты частоты пассивного типа. Сущность изобретения: квантовый стандарт частоты содержит управляемый кварцевый генератор 1, фазосдвигающую цепочку 2, фазовый модулятор 3, умножитель частоты 4, избирательный усилитель 5, синхронный детектор 6, интегрирующую цепь 7, низкочастотный генератор 8 и квантовый дискриминатор 9. Включение в цепь автоподстройки фазосдвигающей цепочки с определенным температурным коэффициентом фазы приводит к уменьшению нестабильности выходной частоты. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 03 L 7/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (I ОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4663216/09 (22) 17.03.89 (46) 23,03,93, Бюл, N 11 (71) Ленинградский научно-исследовательск и радиотехнический институт (72) О.П.Харчев (56) Кварцевые и квантовые меры частоты /

По ред. Б.И,Макаренко, МО СССР, 1976, с, 17, рис. 5.26. (5 КВАНТОВЫЙ СТАН4АРТ ЧАСТОТЫ (5: Использование; квантовая электроника, кв нтовые стандарты частоты пассивного

„„ 0 „„1803978 А1 типа, Сущность изобретения: квантовый стандарт частоты содержит управляемый кварцевый генератор 1, фазосдвигающую цепочку 2, фазовый модулятор 3, умножитель частоты 4, избирательный усилитель 5, синхронный детектор 6, интегрирующую цепь 7, низкочастотный генератор 8 и квантовый дискриминатор 9. Включение в цепь автоподстройки фазосдвигающей цепочки с определенным температурным коэффициентом фазы приводит к уменьшению нестабильности выходной частоты. 2 ил.

1803978

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в высокоточных квантовых стандартах частоты (КСЧ) пассивного типа, Целью изобретения является уменьшение нестабильности выходной частоты.

На фиг. 1 представлена структурная схема КСЧ; на фиг. 2 — пример фазосдвигающей цепочки.

КСЧ (фиг, 1) содержит последовательно соединенные в кольцо автоматической подстройки частоты управляемый кварцевый генератор 1, фазосдвигающую цепочку 2, фазовый модулятор 3, умножитель частоты

4, избирательный усилитель 5, синхронный детектор 6 и интегрирующую цепь 7, а также низкочастотный генератор 8 и квантовый дискриминатор 9.

В основе работы КСЧ лежит сравнение частоты управляемого кварцевого генерато- 20 ра 1 с высокостабильной резонансной частотой атомного перехода квантового дискриминатора 9 с помощью кольца АПЧ, Для работы кольца АПЧ от низкочастотного генератора 8 вводится фазовая моду- 25 ляция, а в синхронный детектор 6 по другому входу подается опорный сигнал для фильтрации и синхронного детектирования сигнала ошибки на выходе квантового дискриминатора 9. 30

В случае расстройки несущей умноженной частоты управляемого кварцевого генератора 1 относительно резонансной частоты атомного перехода квантового дискриминатора 9 на выходе последнего обра- 35 зуется сигнал ошибки с частотой, равной частоте модуляции. Сигнал ошибки выделяется избирательным усилителем 5, преобра-, зуется синхронным детектором 6 в постоянное напряжение положительной или 40 отрицательной полярности в зависимости от знака расстройки и фильтруется интегрирующей цепью 7. Постоянное выходное напряжение поступает на управляемый кварцевый генератор 1, компенсируя расстройку часто- 45 ты этого генератора относительно резонансной частоты атомного перехода квантового дискриминатора 9.

Фазосдвигающая цепочка 2, включенная между управляемым кварцевым генера- 50 тором 1 и фазовым модулятором 3, имеет температурный коэффициент фазы (Тф.ц), противоположный по знаку температурному коэффициенту фазы (Ту, ) фазового модулятора 4умножителя частоты, а абсолютную 55 величину примерно в N раз меньше, где N— коэффициент преобразования частоты в умножителе частоты 4 и фазовом модуляторе 3.

Благодаря такому включению температурный коэффициент фазы выходного сигнала умножителя частоты 4 уменьшается. При этом ослабляется преобразование флуктуаций температуры окружающей среды во флуктуации частоты несущей выходного сигнала умножителя частоты 4,-что приводит к уменьшению зоны нечувствительности кольца АПЧ, а следовательно, к уменьшению нестабильности частоты выходного сигнала всего КСЧ, так как дисперсия частоты выходного сигнала в первом приближении пропорциональна дисперсии флуктуаций температуры окружающей среды и температурному коэффициенту фазы цепи преобразования сигнала от управляемого кварцевого генератора 1 до квантового дискриминатора 9.

Абсолютная величина температурного коэффициента фазы фазосдвигающей цепочки 2 удовлетворяет соотношению

0.5 < — - - - — < 1,5, описывающему область возможных значений, при которых достигается положительный эффект, Сверху и снизу абсолютная величина Тф.ц. ограничена 50 -ным изменением относительно оптимального значения, равного Ty.<./N. При граничных значениях Тф.ц общий температурный коэффициент фазы цепи преобразования уменьшается в 2 раза по сравнению с известным устройством, что соответствует дисперсии частоты выходного сигнала КСЧ в 2 раза и уменьшению нестабильности частоты выходного сигнала КСЧ примерно в 1,4 раза.

Фазосдвигающая цепочка 2 последовательно включена в кольцо АПЧ, Ее длительность задержки должна быть минимальной, не более трети постоянной времени кольца

АПЧ для обеспечения устойчивости кольца, ограничения инерционности обработки воз- . мущений частоты управляемого кварцевого генератора 1, На фиг. 2 приведен пример фазосдвигающей цепочки с терморезистором R2 в качестве датчика температуры.

Таким образом, в КСЧ при нормальной температуре, характеризуемой значением температуры и дисперсией ее изменения, уменьшается дисперсия изменения частоты в 2 и более раза выходного сигнала умножителя частоты 3 и, следовательно, уменьшается нестабильность частоты всего КСЧ в 1,4 и более раза по сравнению с известным КСЧ;

Кроме того, КСЧ будет иметь уменьшенное значение нестабильности частоты выходного сигнала при изменении как

1803978 дисперсии температуры, так и среднего значения температуры окружающей среды. Это приводит к расширению диапазона рабочих температур КСЧ, эксплуатационных возможностей и уменьшению температурного коэффициента частоты.

05 < кэпчl

I Tyeq I N

Формула изобретения

50

Составитель О, Харчев

Редактор Г. Бельская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Андрушенко

Заказ 1060 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Квантовый стандарт частоты, содержащий последовательно соединенные в кольцо автоматической подстройки частоты джазовый модулятор, умножитель частоты, Квантовый дискриминатор, избирательный усилитель, синхронный детектор, интегрирующую цепь и управляемый кварцевый геНератор, а также низкочастотный генератор, выход которого подключен к друг м входам фазового модулятора и синхронного детектора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения нестабильности в)лходной частоты, в него введена фазосдвигающая цепочка с термозависимым фазовым сдвигом, противоположным по знаку термозависимому сдвигу фазы в фазовом модуляторе и умножителе частоты, величи5 на которого выбрана из соотношения

10 где Тквпч и N — температурный коэффициент фазы и коэффициент преобразования частоты в фазовом модуляторе и умножителе частоты;

Ткэц — температурный коэффициент

15 фазы фазосдвигающей цепочки, а постоянная времени фазосдвигающей цепи выбрана меньшей трети постоянной времени кольца автоматической подстройки частоты, при этом управляемый кварцевый

20 генератор подключен к фазовому модулятору через фазосдвигающую цепочку,