Измеритель разностей высокостабильных близких по значению частот

l95 505

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

) е !

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 21.1.1966 (№ 1050919/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 04.Ч.1967. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 17Х11.1967

Кл. 21 a, 71

МПК б 01г

УДК 621.317.7:621,396. .66.08(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

В. И. Колесников и В. Н. Тоисев

Заявитель

ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОСТЕЙ ВЫСОКОСТАБИЛЬНЫХ

БЛИЗКИХ ПО ЗНАЧЕНИЮ ЧАСТОТ

Предложенный прибор относится к области квантово-механических измерений и может быть использован в устройствах, работающих в системе службы времени страны, а также в радиотехнической измерительной аппаратуре.

Точность современных методов сравнения двух частот ограничена периодической паразитной фазовой и амплитудной модуляцией

ВЧ-сигнала в умножителях частоты. Кроме того, существующие приборы измерения разности частот позволяют одновременно измерять одну разность, т. е. сравнивать не более двух частот.

В случае необходимости одновременного сравнения более чем двух частот (N частот и

N (М вЂ” 1)

N)2), необходимо применять одиг иаковых комплектов аппаратуры.

Предложенное устройство, использующее свойства нейтрального атома, например цезия, позволяет производить точные измерения прецизионных частот за короткие промежутки времени и одновременно сравнивать номинальные значения частоты Л высокостабильных прецизионных кварцевых и квантово-механических генераторов.

Таким образом при одновременном попарном сравнении частот fi,... f,... /д друг относительно друга, можно одновременно измерять попарные разности частот, число которых равно числу сочетаний из N элементов по2,т.е. Сл— з N! N (N — 1) г. (N — г)! г

Блок схема, приведенная на чертеже, поясняет принцип действия устройства.

Основным элементом блок-схемы является радиоспектроскоп 1 на пучке нейтральных атомов или молекул с раздельными резонаторами 2„, 2з,... 2 ч (например, атомно-лучевая трубка АЛТ), который служит дискриминатором умноженной разности фаз сравниваемых сигналов частотой f,-. Сигналы сравниваемых генераторов заводятся на входы умножителей частоты Зо, Зз,... Зл, где частоты умножаются до значения, близкого к частоте атомного перехода. Для получения резонансной частоты атомного перехода к умноженным частотам подмешивается в смесителях 4о, 4з,...

4z необходимая добавка от специального ав20 тогенератора 5. Результирующие частоты подаются на резонаторы 2„, 2, ... 2>v. Ввиду того что в радиоспектроскопе имеем Л раздельных осциллирующих полей, форма спектральной линии будет зависеть от разности фаз 6;, между возбуждающими осциллирующими полями и на выходе б радиоспектроскопа выходной сигнал будет содержать слагаемые, зависящие от б,,:.

Разность фаз 6,1 включает в себя в каче30 стве слагаемого член (Л,, F) t, т. е. член, вы195505 ражающий набег по фазе между z-ым и j-ым осциллирующими полями, и Л,1 F — это умноженная разность частот, f, и f т. е. <, F и(/,- — f J. ), где и — коэффициент умножения умножителей частоты 81, 32... 8nr.

При низкочастотной фазовой модуляции высокочастотного сигнала частотой а; от специальных модуляторов 7„, 7»,... 7у сигнал на выходе радиоспектроскопа в качестве слагаемых содержит сигналы частоты (u; + а1), амплитуда которых промодулирована синусоидой частоты Л,.F. Эти сигналы отделяются друг от друга узкополосными усилителями 8ь 82,... 81,,(д. » всего

2 N(N — т)

2 2 усилителей . Паразитная периодическая фазовая и амплитудная модуляция ВЧ-сигнала вносит постоянный сдвиг по фазе, который эквивалентен временному сдвигу начала отсчета. ттериодические члены паразитной фгзово-амплитудной модуляции убираются резонансными усилителями 8, 8,... 8, 2

С выхода усилителей сигналы подаются на фазовые детекторы 9гь 92, 9,,,, на

2 которые также подается опорное напряжение от специального блока 10, создающего сетку опорных частот из частот модуляторов. С выхода фазовых детекторов сигналы подаются на вычислительные устройства 11,, 112 ... позволяющие производить под2 счет (Л,уЕ), т. е. абсолютного значения умноженнои попарной разности сравниваемых частот. ашная коэффициент умножения и, по формуле Л; !. =n(1; — !;) легко определить н

О(— (1).

Если сравниваемые частоты f, и / точно равны друг другу, то с выхода фазовых детекторов 9ь 92,... 9,, — ) будет снимать2 ся сигнал постоянной величины. Если f, + f,, то выходной сигнал фазовых детекторов будет изменяться по закону синуса с частотой ;1 F = n (f . — / ) . При этом относительная разность Ь ;1 частот сравниваемых сигналов

Ь;уF равна 5,- = — -- где f — номинальное зпаnf чение ср ав ни в а емых ч астот.

При низкочастотной фазовой модуляции напряжения на выходе спектроскопа также содержатся и сигналы, которые будут гыделены резонансными усилителями 12,, 12гь л (л — I ) и продетектированы фазовыми

2 детекторами!81, 182,... И Nuv-»

Они представляют собой синусоиды частот: ты Л F, сдвинутые на — по отношению к

L! У 2 сигналам на выходе фазовых детекторов 91, 9,... 9,,, . Эти сигналы подаются на то отклоняющие электроды электроннолучевой тр) бки (Эл Г) 14ц, 142,... 14 (,)

Сигнал с выходов детекторов Èz, 182,... т5 !3,(,, подается на электроды верти2 кального отклонения, а с выходов детекторов

9ь 9,... 9,(, „— на электроды гори2

20 зонтального отклонения.

Ilo направлению движения луча на экране ЭЛ1 можно судить о том, какая из двух сравниваемых частот выше, какая ниже, а по скорости движения — о разнице между ними.

2S Эта задача решается автоматически при помощи счетных устройств 151, 152,...

15,,,(,), подключенных к выходам фазовых детекторов 9ь 92,... 9,, (, и И1, 30

182,... 18 „,„,)

Предмет изобретения

Измеритель разностей высокостабильных, близких по значению частот, содержащий N параллельных каналов, состоящих из последовательно соединенных умножителей, смеси40 телей с автогенератором, узкополосных усилителей, фазовых детекторов и регистрирующих устроиств, а также содержащий N модуляторов сигналов, соединенных через блок сетки опорных частот со вторыми входами

45 фазовых детекторов, от гичающийся тем, что, с целью обеспечения одновременного попарного сравнения частот повышения точности измерения и сокращения состава измерительпоь аппаратуры, между выходами смесителей и входами узкополосных усилителей включен радиоспектроскоп на пучках нейтральных атомов или молекул с 1Ч раздельными резонаторами, используемый в качестве дискриминатора умноженной разности фаз между исследуемыми сигнал ами.

39550б

Составитель В. Пономарева

Редактор Н. С. Ко(ан Текред Т. П. Курилко Корректоры; Л. В. Наделяева н Н. И. Быстрова .. аказ 2093 3 Тираж 535 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, ир. Сапунова, 2