Квантовый измеритель характеристик источников высокостабильных колебаний

 

721765

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОЛ ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 14,04.77 (21) 2475551/18-21 с присоединением заявки,%— (23) Приоритет (5l)M. Кл.

G 01 R 23/12

Гевудлратвиииьй комитат

CCGP

Опубликовано 15.03.80 Бюллетень М 10

Дата опубликования описания 15.03.80 ао делам изабратеиик и атирытий (53) УД1(621.317., .76 (0888) (72) Авторы изобретения

А. М. Годунов, 10. В. Ястребов и В. В. Корниенко (7l ) Заявитель (54) КВАНТОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ХАРАКТЕРИСТИК

ИСТОЧНИКОВ ВЫСОКОСТАБИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение может быть использовано при разработке, испытаниях и эксплуатации квантовых и кварцевых мер частоты.

Известен прибор для сличения частот Ч7-29А, содержащий приемное устройство с антенной, 5 фазовый детектор, фазовращатель с отсчетным устройством, сервоусилитель, включающий в себя усилитель, модулятор и электродвигатель, и высокостабильный эталонный генератор (11.

Данный прибор характеризуется недостаточной точностью измерений.

Известна квантовая мера частоты, содержащая автогенератор, фазовращатель с отсчетным устройством и цепью управления фазовращателем, умножитель частоты, параллельно которому включен синтезатор частоты, управляемый генератором низкой частоты, и последовательно соединенные цепь формирования сигнала СВЧ возбуждения, квантовый дискриминатор, предварительный усилитель, избирательный усилитель, синхронный детектор и цепь формирования сигнала ошибки, причем фаэовращатель включен между выходом автагенератора и входом умножителя частоты, а цепь управления фазовращателем подключена к цепи формирования сигнала ошибки (2).

В таком устройстве не реализуется потенциальная точность измерения характеристик внешних источников высокостабильных колебаний, так как 4раэовращатель включен на входе умножителя и синтезатора частоты.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Это достигается тем, что в квантовом измерителе характеристик источников высокостабильных колебаний вход фазовращателя подключен к выходу цепи формирования сигнала

СВЧ возбуждения, а выход его подключен к входу квантового дискриминатора.

Включение фазовращателя непосредственно на вход квантового дискриминатора обеспечивает наибольшую точность измерения, которая может быть достигнута с помощью данного типа квантового дискриминатора. Например, на частоте цезия-133, равной 9192631770 Гц, ошибка измерений в 10 при времени измерения

1 ч соответствует погрешности 1 ° 10, в то время как при включении фазовращателя на

721765

3 входы квантового измерителя (5 мГц) эта ошибка составляет 1,3 10

На чертеже представлена структурная блок-схема квантового измерителя характеристик источников высокостабильных колебаний, содержащего источник 1 сигнала, фазовращатель 2, умножитель частоты 3, синтезатор частоты 4, генератор 5 низкой частоты, формирователь 6 сигнала СВЧ возбуждения, квантовый дискриминатор 7, предварительный усилитель 8, избирательный усили- 10 тель 9, синхронный детектор 10, формирователь

11 сигнала ошибки, блок управления 12 фаэовращателем, отсчетное устройство 13.

Квантовый измеритель работает следующим образом.

Исследуемый сигнап с выхода автогенерато ра 1 (или другого. исследуемого источника высокостабильных колебаний) поступает на входь: умножителя 3 и синтезатора 4, управляемого генератором 5. Коэффициент умножения в умножителе выбирается в зависимости от используемого квантового дискриминатора. Синтезатор 4 обеспечивает формирование и модуляцию с помощью генератора 5, дополнительной частоты, которая в цепи формирования сигнала возбуждения вместе с выходной частотой умно.жителя 3 преобразуется до частоты выбранной спектральной линии. Сигнал возбуждения посту пает через фазовращатель 2 на квантовый дискриминатор 7, затем усиливается предваритель- 30 вым 8 и избирательным 9 усилителями и поступает на синхронный детектор 10. В детекторе этот сигнал сравнивается с опорным сигналом от генератора 5 низкой частоты.

Амплитуда сигнала на выходе детектора з5 определяется величиной отклонения действительного значения частоты сигнала СВЧ возбуждения от частоты спектральной линии атомов, а знак этого сигнала зависит от стороны отклонения.

Выходной сигнал детектора в цепи форми- 4о рования сигнала ошибки преобразуется и поступает на блок управления 12 фазовращателем. При совпадении частоты сигнапа СЫЧ возбуждения на входе квантового дискриминатора

7 с частотой спектральной линии сигнал часто- 45 ты модуляции на выходе квантового дискриминатора равен нулю, сигнал управления на фазовращателе 2 отсутствует. Вследствие изменения частоты исследуемого сигнала на выходе квантового дискриминатора 7 появляется сигнал, соответствующий разности частот, который компенсируется следящей системой, Таким образом, обеспечивается автоматическое слежение за частотой исследуемого сигнала, При этом фазовращатель 2 выполняет функцию измерительно. го элемента, так как соединенное с ним отсчетное устройство 13 регистрирует изменение частоты во времени, тем самым обеспечивая автоматическое измерение стабильности частоты и погрешности воспроизведения действительного значения квантовых и кварцевых мер частоты.

В связи с узкополосностью системы автоматической подстройки предлагаемое устройство не пригодно для измерений кратковременной нестабильности частоты, но обеспечивает длительные непрерывные измерения действительного значения частоты, долговременной нестабильности и погрешности воспроизведения действительного значения частоты, долговременной нестабильности и погрешности воспроизведения действительного значения частоты с высокой точностью.

Формула изобретения

Квантовый измеритель характеристик источников высокостабильных колебаний, содержащий фазовращатель с отсчетным устройством, источник высокостабильных колебаний, выход которого соединен с входами умножителя частоты и синтезатора, формирователь сигнала СВЧ возбуждения, входы которого соединены с выходами умножителя и синтезатора, генератор низкой частоты, выход которого соединен с вторым входом синтезатора и первым входом синхронного детектора, последовательно соединенные квантовый дискриминатор, предварительный усилитель, избирательньй усилитель, синхронный детектор, формирователь сигнала ошибки и блок управления фазовращателем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в нем вход фазовращателя подключен к выходу формирователя сигнала СВЧ возбуждения, а выход фазовращателя подключен к входу квантового дискриминатора, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Техническое описание прибора 47-29А, 1972.

2, Авторское свидетельство СССР К 373638 кл. G. 01 R 23/12, 1971.

7217б5

Редактор Т. Юрчикова

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 124/37

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель B. Новоселов

Техред И.Асталош Корректор И. Муска