Белов Л.А. Устройства формирования СВЧ-сигналов и их компоненты (2010) (1095867), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Высокодобротным резонатором в форме диска или микрошара из сап',!., фира (или из кварца) иа волнах моды кшепчущей галереи» ((ч)з(врет|ой Оа!1ейез Молев -- ЮОМ), а также с металлическим :, цолым резонатором в состоянии сверхпроводимости. Такие кон- стрз кции 1онера1оров со сверхчист ым спектром требую1 технологической и 1коиомической проработки. Кроме цезиевых лискриминаторов (реперов) с частотой квантового перехода около 9,192 ГГц в качестве осиовь1 стандартов частоты применяют водородные генераторы !мазеры) с частотой квантового пере- .14 хода около 1,42 ГГц и долговременной нестабильностью 1. 10 -!5 1 .
10, рубидиевые генераторы и дискриминаторы с частотой квантового перехода 6,834 ГГц и нестабильностью 1'10 --1.10 -9 -11 ртутные дискриминаторы с частотой перехода 40,5 ГГц. Сверхмалые значения нестабильности частоты порядка 1 !О --! 10 наблю- -15 -17 дают прп опытной эксплуатации установок с «фонтанным» механизмом охлаждения атомов рубидия до температур, близких к абсолкпному нулю. Достигаемый с помоцзью различных физических механизмов уровень нестабильности частоты зависит от интервала времени наблюдения.
На рис. 2.26 представлены оценки таких уровней на интервалахвременит„от! 10 до 1 10 с. -3 . т В табл. 2.7 представлены !35) параметры различных типов источников колебаний со сверхвысокой и предельно высокой стабеьзьностью частоты. ю." ю" ~1 ю ы 1сут 1 чсс Рис. Х26. наивное вреиенн тсревненин т. иа евсину а(с,) нестабильности частоты автоионныа ствиаартов частоты: ! — вварисаого: с — ртбнлнева~ о. 3- иезиевого, 4 — - ведер~оно~о ! иа ' ~ Г равииаамьиыа иа1авъмарм иа Гииииквв квяаяавия а ирааи аиав или атаби.ьвивттьы чмта ам Права аиси ими к м1 Атамиыи а миаара ыатиты и а!мылив иавыи;тиараыр выи ! выв с ОРБ иа вавы 1 иыл :.Тсмосратаривя ~ 5 10 1 ГО ! 3 ° 10 ' 11.10;2-10 ' ~2 10 иесавби:~ьиость Крвааоврсмсн- 11 10 ~1.10 ~ 3 !О " 3 1О ,'5 1О '~! 10 йая наствбяльВость ' Разаасры, см ! 10 ( 2О.
200,' 100 — 800 ! 2000 ! 6000 , '20 000 Дрейф частоты, , *0.03 ! 4 3 ( 15 20 ! 30 -'. мяи . Потребляемая ! 0,04 ! 0,6 1 7 —.20 ~ 15--20 ~ 30 120 ""':,' В качестве характеристик вторичных стандартов частоты указы;: ввют погрешность воспроизведения частоты б,„„от одного вклю! 'чения к другому за определенное время наблюдения Т, погрешность '::.установки частоты Ь„„— относительное среднее квадратическое а,огаклонение (СКО) от частоты стандарта. Эта величина определяет ,': Величество старших десятичных разрядов номинала частоты, кото:-::рые являются достоверными в отличие от значений младших разря;лов, которые являются результатом вычислительных операций над -'1частотой без учета доверительной погрешности. !: ':" Вторичные стандарты частоты в ряде стран выпускаются серийно.
,:,Оии обычно дополняются средствами для коррекции начальной фазы '-:!(31ояожения переднего фронта секундных импульсов), а также для чеха.ди!ясского нли зяектронного управления часютой в небольших преде';-:Лвк в целях установки номинала частоты по более точному эталону, для .':,"Жмпенсации долговременного дрейфа частоты. Вторичные стандарты -',::,частоты строятся на базе водородных генераторов (мазеров), цезиевых ' ))искриминаторов, рубидиевых дискриминаторов и генераторов.
преци''зионных кварцевых аенераторов типов ОСХО и ООСХО. .",,"-. В состав вторичного атомного стандарта частоты кроме квантово:, механического генератора или дискриминатора входит схема пере: носа стабильности частоты на стандартный номинал частоты и блок '.' фгрмирования когерентных выходных сигналов в нужных частотных :: диапазонах. Такая схема представляет собой олноопорный дробный Локкхлнаа ссгл Рнс. 2.27. Гтрукхурнаи схема стаилартв массовы на основе фиговой синхронисвцин коасбаниа кварцевого генератора ОСХО но квантовому вересов! рубнаиевого аискрил~инахора синтезатор нужной частоты с фазовой синхронизацией (автоподстройкой) по эталону, например, управляемого кварцевого генератора типа ОЧСХО. Такое устройство (рис.
2,27), называемое иногда схемой переноса стабильности частоты, имеет номинальную частоту выходного колебания, близкую к стандартному значению 5 или 10 МГц с количеством значащих нулевых десятичных разрядов не менее 9, Параметры его схемы выбираются с учетом необходимости минимальным образом ухуяшить результирующие характеристики стабильности частоты выходного сигнала, несмотря на действие внешних дестабилизирующих факторов: вариаций температуры, давления, влажности, механических воздействий и др. Поэтому параметры стабильности частоты моделей вторичных стандартов. выполненных разными производителями и по разным схемам, различаются между собой и уступают значениям собственнон нестабильности в квантовых устройствах.
Некоторые модели вторичных стандартов частоты ориентированы на ту или иную конкретную систему связи или радионавигации, для чего в них синтезируются не только'стандартные сигналы с частотои, например. 1 Гц, 1 н 10 М1ц. но также номиналы частоз; регламентированных в этой системе. Параметры серийных квантовых стандартов частоты представлены в табл.
2.8. Они характеризуются достаточно низким уровнем фазового шума при очень малых отстройках от несущей частоты: от -11О дБ7Гц при отстройке 1 Гц до белого фазового шума на.уровнс около -1бО дБуГц при отстройках порядка 100 кГц (рис. 2.28). Авто- ночные рубидневые стандарты частоты дают минимальную пестеле бнльность частоты порядка ! 10 на отрезках времени 1---2 ч. гоо «1Г, *1 Е ПМ Ф«ц!»Ь Г»1 1Г» 1И Ы Гн 130 11 1»а Гн — 149 1 1 1кги 1»о -! 1Π— 130 ',10 — 1бб 1 Г» КК1 Ги 1 кто 1О кГ» 100 кги !Упа.2.28. И~меренный Зроиень фатоаого тот»а Яе«от»а» руби»не»ого сто»карга чае~а»«гы Ак-81А Гн Фз(е.
2;29. Фрнннионаиьнаа анена еинкроипзнртмгнегоеа по ОРв-енгнааач ррбнане :,;йоко ага»а»рта чаетоты Анв«А-04 ::::«'";ущественнопз улучшения этого показателя добиваются в приборах, ::!Зв!нащснных системой синхронизации по сигналам спутниковых нави;зрционных систем ОРЯ, ГЛОНАСС, бай!ео или по сигналам приемнн..*'!«пв 1К!6 В, На рис. 2.29 показана функциональная схема такого при:м«кра !351.
Высокие показатели по стабильности частоты ,":.41беспечиваются после установления теплового режима. Например, ,~(ля АК5!А-04 через 7 мин гарантируется относительная нестабиль-';ность частоты 5 - ! 0", через 60 мин 5. 10, через 4 ч — ! ° 10 ' -10 11 .11 ::;На время активного прогрева потребляемая вторичным стандартом ,:частоты лющность электропгггания в несколько раз увеличивается. Серийный водородный стандарт частоты Ч!-25А (см.
табл, 2,8) фор;-.!айрует выходные синусоидю1ьные сигналы с частотой 5 н 100 МГц, 101 О О Г с »о » » » Х а =„ В » О б Ц О. 'Я Ю » —; . Й Е о » 1 о. о о„ й '. М' Ю» » О »». Х о » (Е ! у о 10З 1— ) о" Е ' о. О » о И, Б» о й о о ~- о о о д о. »с о. х » ы О О к О 5о о » о о. О О »» О '»' о О » Й" Й о. аз » » Б О о О с о »" , 'Б й о Ы б о » Г о Л о о Б Ф о » 1 з К о оо о Р л а О » » » о. оо » о о О о 3 » О О О О с 1 О о такяю сигналы тошсго врсмшип с:слзксшие юрсз ! с. Гпио,и тельная погрешность по частспе за 1 год без автомзти "юскои нас1ройки резонатора (АНР) составляе: 3.
10 ', за 10 ~ет без АНР 42 !з она составляет 5 . 1 О . Если система АНР включена, зо пестабиль- -12 .14 кость частоты за 1 с составляет 1„5" 10, за сутки 2. 10', за 10 лез )3 достигается погрешность не более!.5. 10 Стандарты частоты Ррс510 и СРБ-12й оснашены автоматической системой коррекции фазы по усредненному за заданное время сигналу спутниковой радионавигационной системы СР5, так что уход фазы от Ме ьдународного атомного времени не превышает ! мс за сутки. Эти приборы могут иметь дополнительные выходы часто~ 100 кГц, 1,544 и 2.043 МГц с прецизионной стабильностью.
На рис. 2.30 показаны характеристики нестабильности частоты по вариации Аллана для прибора РйЯ10. Рассмотрение этого графика показывает, что минимальную нестабильность частоты обеспечивает синхронизация рубидиевого стандарт а по сигналам глобальной навигационной спутниковой системы СРЬ или ГЛОНАСС. Рубидиевый стандарт частоты Р5725 имеет погрешность частоты за 1 год не более +5 ° 10', за 20 лет -- не более 5 !О, оборудован входом -1В -9 внешней синхронизации с частотои 1 Гц и программным обеспечением дэя полстройки часто|ы по сигналам точного времени от персонального компьютера через сеть Интернет, Мьцюгабаритный кварцевый стандарт частоты ЕСй-900 имев; 1и нестабильность частоты 5 10 ' через 15 мин после включения, она !а " ю.!2 Югц !О юз ай 1О4 !о' Рнс.
2.30. Кривые вдовино вретсеии Зсредиении т нв вврнвцию чвсшты а(тт1 ддв рубидневого стандарта чвсч оты РВЯ! а в ввтоиоинои режиме н прн синсроннтвцни цо сны~иден снстены СРЬ' 1О4 .; спюкисгся ло 1 10 1срсз 24 и К ис л прслусчпгсрспа восмовиос г~ ручион аив: шивой и цис15(зовой ди 'к(хтнои кор(гекцсп1 юсины и прг !; делах .'.4. 10 ' Для сравнения мохспо озмети ь. сто преци.ионный ., термостатироваиный (см. табл, 2.5) кварцевый генератор ОСХО , 'сфс(урмы «Разсайн (рис. 2.31) имеет на частоте 120 М1ц всяходную ': 'мощность 18 + 2 дБмВт на нагрузке 50 Ом, уровены армоиик 30 дБ. .:,".уровень СПМ ФШ на частоте 120 МГц при отстроике па 1ОО Гц не более 137 дБ'1 "ц; уровень белого фазового шума при о~стройках :" более 100 кГц составляет . 132 дБ:Гц; температурная нестаби салос сь -" частоты в интервале температур от 30 до -70 'С составляет 2 1О ,:., время выхода на режим 5 мин Твердо ельные рубидиевые с андарты часто1ы, выполненные по ,„-'..
МЭМС-техно:югии (сЬр-вса1е А1оппс С1ос(с . — СЯАС, (371) (рис. 2.32) '-; при размерах 10хЗх5 мм имеют характеристики долговременнои нестабильности на порядок лучше. чем кварцевые источники катего', ри ООСХО Рубидисвые и водородные вторичные стандарты частоты россий-'„ского производства (рис. 2.33) по техническим параметрам не усту,:, ()вют'лучшим мировым образцам. Станларт частоты и времени «Фиа " '- вирта формирует синусоидальный сигнал с частотой 5 МГц с «и ';:;;" рзпноситедьпой нос решностью установки не более 2 10 и погреш,": ностью воспроизведения не более 5.
1О' за время 1000 с и 1 ° 1О -13 .13 :::за"гсугки. Побочные спектральные составляюшие в полосе 20 кГц '"" имеют уровень 'не более -95' дБ; габариты прибора составляют ;" 597х430и135 мм. Малогабаритный рубидиевый стандарт частоты 3»',"4Рве. азь внеисни» виа пресса»ионного нвариевого стандарта частоты Осхор Фарии граасал» 105 ииз Рис. 2.32. Кеиструкпвв твсрлотельвого р)аппиевого ставлаРга по аазмеьзезиологии (рСВЕЬ-ззазер иа вертииальиои резо~заторе; 'еп-фильтр ией~ра.запои плотпости; поло~ реватель ~ ива Зпампзтапозме) а) Рвс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
