Пассивный стандарт частоты

 

Использование: изобретение относится к области квантовой электроники. Сущность изобретения: в устройство введены последовательно соединенные тактовой генератор, делитель частоты и формирователь сигнала, а также второй делитель частоты, а фазосдвигающий блок устройства выполнен в виде регистра сдвига. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при создании стандартов частоты на основе кварцевого генератора и квантового дискриминатора. Целью изобретения является повышение точности в условиях воздействия вибрации. Изобретение поясняется чертежом. Пассивный стандарт частоты содержит последовательно соединенные блок 1 преобразования частоты, квантовый дискриминатор 2, полосовой усилитель 3, синхронный детектор 4, усилитель 5 постоянного тока и кварцевый генератор 6, выход которого является выходом устройства и соединен с первым входом блока 1, а также последовательно соединенные вибропреобразователь 7, полосовой усилитель 8, амплитудный детектор 9, компаратор напряжения 10, коммутатор 11 и фазосдвигающий блок 12, выход которого соединен с вторым входом синхронного детектора 4, а также тактовый генератор 13, выход которого соединен с вторым входом фазосдвигающего блока 12 и с входом делителя 14 частоты, выход которого соединен с входом формирователя 15 сигнала с изменяющейся частотой, выход которого соединен с вторым входом коммутатора 11, а вход соединен с входом делителя 16 частоты, выход которого соединен с третьим входом коммутатора 11, выход которого соединен также с вторым входом блока 1 преобразования частоты. Фазосдвигающий блок 12 выполнен в виде регистра сдвига, информационный вход которого является первым входом блока 12, тактовый вход является вторым входом блока, а выход m-го разряда является выходом блока 12. Пассивный стандарт частоты работает следующим образом. Выходным сигналом стандарта частоты является сигнал, формируемый на выходе кварцевого генератора 6, высокая стабильность частоты которого поддерживается за счет работы экстремальной системы автоматического регулирования с модуляцией и демодуляцией (блоки 1-6, 12). Модуляция осуществляется под действием сигнала, поступающего на второй вход блока 1 преобразования частоты с выхода коммутатора 11. Демодуляция осуществляется в синхронном детекторе 4 при наличии опорного сигнала, поступающего на его второй вход с выхода блока 12, при этом частота опорного (демодулирующего) сигнала определяется частотой сигнала, поступающего на первый вход блока 12 (информационный вход регистра сдвига) с выхода коммутатора 11. При отсутствии вибрации частота модуляции (демодуляции) в системе автоматического регулирования задается частотой выходного сигнала тактового генератора 13 с учетом коэффициента деления его частоты в делителях 14 и 16 и равна F_м. Сигнал с частотой F_м для модуляции (демодуляции) поступает через коммутатор 11 с выхода делителя 16. Выбор значения частоты F_м в устройстве осуществляется в пределах диапазона частот F_н F_мF_в, где F_в верхнее значение частоты сигнала модуляции (определяется инерционностью квантового дискриминатора); F_н нижнее значение частоты сигнала модуляции (составляет обычно десятки герц, при этом дальнейшее понижение частоты F_н нецелесообразно, т.к. приводит к возрастанию габаритно-весовых характеристик за счет разделительных и фильтрующих конденсаторов устройства). Элементом, задающим высокую стабильность частоты выходного сигнала устройства, является квантовый дискриминатор 2, используемый в качестве высокодобротного контура, имеющего высокостабильную резонансную частоту f_р, на вход которого с выхода блока 1 поступает сигнал возбуждения резонанса с частотой f_в(t). Для возбуждения резонанса квантового дискриминатора 2 в блоке 1 формируется выходной сигнал с частотой f_в(t), которая получается за счет преобразования частоты выходного сигнала кварцевого генератора 6 и подмешивания к полученному сигналу сигнала, который поступает на второй вход блока 1 с выхода коммутатора 11. Выходной сигнал блока 1 подается на вход квантового дискриминатора 2. На выходе квантового дискриминатора 2 формируется сигнал ошибки, который поступает на вход полосового усилителя 3, где он усиливается. С выхода усилителя 3 усиленный сигнал ошибки поступает на первый вход синхронного детектора 4, на второй вход которого поступает опорный (демодулирующий) сигнал с выхода фазосдвигающего блока 12. С выхода синхронного детектора 4 сигнал поступает на вход усилителя 5 постоянного тока, где усиливается и фильтруется. Выходной сигнал усилителя 5 представляет собой управляющее напряжение, обеспечивающее коррекцию частоты выходного сигнала кварцевого генератора 6, т. е. коррекцию частоты выходного сигнала стандарта частоты. Формирование сигналов для модуляции и демодуляции осуществляется с помощью тактового генератора 13, фазосдвигающего блока 12, делителей частоты 14 и 16, формирователя 15. Генератор 13 вырабатывает тактовый импульсный сигнал с частотой f₁₃> F_в, который используется для обеспечения работы фазосдвигающего блока 12, для формирования сигнала с частотой t₁₆ (на выходе делителя 16) и сигнала с изменяющейся частотой f₁₅ (на выходе формирователя 15). Выходной сигнал генератора 13 поступает на вход делителя 14, который делит частоту f₁₃ до значения f₁₄ F_в. Сигнал с частотой f₁₄поступает на вход делителя частоты 16, на выходе которого появляется сигнал с частотой f₁₆ F_м, который поступает на третий вход коммутатора 11. Сигнал с частотой f₁₄ поступает также на вход формирователя 15, на выходе которого формируется сигнал, частота которого f₁₅ дискретно изменяется в пределах от f_15min до f_15max, где f_15max F_в, f_15min F_н., причем величина дискрета определяется частотой f₁₄ входного сигнала формирователя 15. Этот сигнал поступает на второй вход коммутатора 11. При отсутствии вибрации сигнал модуляции с частотой F_м проходит через коммутатор 11 на первый вход фазосдвигающего блока 12 и на второй вход блока 1, причем это значение частоты обеспечивает получение наивысших точностных характеристик. Поскольку распространение сигнала модуляции с второго входа блока 1 преобразования частоты до первого входа синхронного детектора 4 происходит с запаздыванием, которое определяется инерционностью блока 1 преобразования частоты, квантового дискриминатора 2 и усилителя 3, то для эффективной работы синхронного детектора 4 опорный сигнал, поступающий на его второй вход для демодуляции, должен иметь такое же запаздывание, как и сигнал, поступающий на его первый вход. Необходимая задержка формируемого в устройстве опорного сигнала для демодуляции по отношению к модулирующему сигналу осуществляется с помощью фазосдвигающего блока 12, выполненного на регистре сдвига, посредством задержки поступающего на его первый информационный вход сигнала модуляции с выхода коммутатора 11. Величина задержки t определяется выражением t m/t₁₃, где m номер разряда регистра сдвига, который является выходом фазосдвигающего блока 12, а f₁₃ частота сигнала, поступающего с выхода генератора 13 на второй тактовый вход фазосдвигающего блока 12. Для повышения точности при воздействии вибрации в стандарте частот осуществляется управление частотой модуляции таким образом, что при возникновении вибрации на частоте f_вибр., удовлетворяющей условию F_н f_вибр F_в, стандарт частоты начинает работать с дискретно изменяющейся частотой модуляции. Это осуществляется с помощью блоков 7-11, 13-15 следующим образом. С помощью вибропреобразователя 7 механическое колебание (вибрация) преобразуется в электрический сигнал напряжения U_вибр, частота которого f_вибр соответствует частоте вибрации. Напряжение U_вибр поступает на полосовой усилитель 8, полоса пропускания которого f₈ отвечает условию f_в f_8max f_8min F_в-F_н, причем f_8min F_н, а F_8max F_в. Если частота сигнала вибрации f_вибр находится в пределах полосы пропускания усилителя 8, то на его выходе появляется усиленный сигнал, который поступает на амплитудный детектор 9, где детектируется. В компараторе 10 осуществляется сравнение уровня выходного сигнала детектора 9 с порогом, в случае превышения которого на выходе компаратора 10 формируется сигнал. Этот сигнал поступает на первый вход коммутатора 11 и вызывает такое его переключение, при котором выход коммутатора 11 соединяется с его вторым входом, т. е. с выходом формирователя 15, при этом на модуляцию поступает сигнал с дискретно изменяющейся частотой, обеспечивая повышение точности. Эффект повышения точности в условиях воздействия вибрации в устройстве можно пояснить следующим. Положим, что частота вибрации меняется монотонно (обычно имеет место на практике) в пределах рабочего диапазона частот сигнала модуляции. Имея дискретное переключение частоты сигнала модуляции вероятность совпадения частоты вибрации и мгновенной частоты сигнала модуляции значительно снижается, кроме того, даже при совпадении этих частот, сигнал модуляции изменит свою частоту до того, как произойдет существенное отклонение частоты стандарта от номинальной величины. При попадании вибрации устройство возвращается в первоначальное состояние, в котором для модуляции используется сигнал с частотой F_м. Следовательно, за счет дополнительно введенных элементов в устройстве осуществляется управление частотой модуляции таким образом, что исключается совпадение частоты модуляции и частоты вибрации, которая воздействует на устройство, а после пропадания вибрации устанавливается значение частоты модуляции, оптимальное для устройства.

Формула изобретения

1. ПАССИВНЫЙ СТАНДАРТ ЧАСТОТЫ, содержащий последовательно соединенные блок преобразования частоты, квантовый дискриминатор, первый усилитель, синхронный детектор, усилитель постоянного тока и кварцевый генератор, выход которого является выходом устройства и соединен с входом блока преобразования частоты, а также последовательно соединенные вибропреобразователь, второй усилитель, амплитудный детектор и компаратор напряжения, а также коммутатор и фазосдвигающий блок, вход которого соединен с вторым входом блока преобразования частоты, а выход соединен с вторым входом синхронного детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в условиях воздействия вибрации, в него введены последовательно соединенные тактовый генератор, первый делитель частоты и формирователь сигнала с изменяющейся частотой, а также второй делитель частоты, при этом первый вход коммутатора соединен с выходом компаратора, второй вход коммутатора соединен с выходом формирователя сигнала с изменяющейся частотой, третий вход коммутатора соединен с выходом второго делителя частоты, вход которого соединен с выходом первого делителя частоты, а выход коммутатора соединен с входом фазосдвигающего блока, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора. 2. Стандарт частоты по п.1, отличающийся тем, что фазосдвигающий блок выполнен в виде регистра сдвига, информационный вход которого является первым входом блока, тактовый вход является вторым входом блока, а выход m-го разряда является выходом блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---