RU1803978C - Quantum frequency standard - Google Patents

Quantum frequency standard

Info

Publication number
RU1803978C
RU1803978C SU894663216A SU4663216A RU1803978C RU 1803978 C RU1803978 C RU 1803978C SU 894663216 A SU894663216 A SU 894663216A SU 4663216 A SU4663216 A SU 4663216A RU 1803978 C RU1803978 C RU 1803978C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
frequency
quantum
phase modulator
shifting
Prior art date
Application number
SU894663216A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Прокопьевич Харчев
Original Assignee
Ленинградский научно-исследовательский радиотехнический институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ленинградский научно-исследовательский радиотехнический институт filed Critical Ленинградский научно-исследовательский радиотехнический институт
Priority to SU894663216A priority Critical patent/RU1803978C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1803978C publication Critical patent/RU1803978C/en

Links

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

Использование: квантова  электроника, квантовые стандарты частоты пассивного типа. Сущность изобретени : квантовый стандарт частоты содержит управл емый кварцевый генератор 1, фазосдвигающую цепочку 2, фазовый модул тор 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.Usage: quantum electronics, passive-type quantum frequency standards. SUMMARY OF THE INVENTION: The quantum frequency standard includes a controlled crystal oscillator 1, a phase-shifting circuit 2, a phase modulator 3, a frequency multiplier 4, a selective amplifier 5, a synchronous detector 6, an integrating circuit 7, a low-frequency oscillator 8, and a quantum discriminator 9. Inclusion in the auto-tuning circuit phase-shifting chain with a certain temperature coefficient of the phase leads to a decrease in the instability of the output frequency. 2 ill.

Description

елate

сwith

соwith

ОABOUT

со о VIso about VI

0000

Изобретение относитс  к квантовой электронике и может быть использовано в высокоточных квантовых стандартах частоты (КСЧ) пассивного типа.The invention relates to quantum electronics and can be used in passive high-precision quantum frequency standards (RNFs).

Целью изобретени   вл етс  уменьшение нестабильности выходной частоты.The aim of the invention is to reduce the instability of the output frequency.

На фиг. 1 представлена структурна  схема КСЧ; на фиг. 2 - пример фазосдвига- ющей цепочки.In FIG. 1 presents a structural diagram of the RNF; in FIG. 2 is an example of a phase shifting chain.

КСЧ (фиг. 1) содержит последовательно соединенные в кольцо автоматической подстройки частоты управл емый кварцевый генератор 1, фазосдвигающую цепочку 2, фазовый модул тор 3, умножитель частоты 4, избирательный усилитель 5, синхронный детектор 6 и интегрирующую цепь 7, а также низкочастотный генератор 8 и квантовый дискриминатор 9.KSCh (Fig. 1) contains a controlled crystal oscillator 1, a phase-shifting chain 2, a phase modulator 3, a frequency multiplier 4, a selective amplifier 5, a synchronous detector 6 and an integrating circuit 7, as well as a low-frequency generator 8, connected in series to an automatic frequency control ring and quantum discriminator 9.

В основе работы КСЧ лежит сравнение частоты управл емого кварцевого генератора 1 с высокостабильной резонансной частотой атомного перехода квантового дискриминатора 9 с помощью кольца АПЧ.The basis of the operation of the KSS is a comparison of the frequency of the controlled crystal oscillator 1 with the highly stable resonant frequency of the atomic transition of the quantum discriminator 9 using the AFC ring.

Дл  работы кольца АПЧ от низкочастотного генератора 8 вводитс  фазова  модул ци , а в синхронный детектор б по другому входу подаетс  опорный сигнал дл  фильтрации и синхронного детектировани  сигнала ошибки на выходе квантового дискриминатора 9.For operation of the AFC ring, phase modulation is introduced from the low-frequency generator 8, and a reference signal is supplied to the synchronous detector b through a different input to filter and synchronously detect the error signal at the output of the quantum discriminator 9.

В случае расстройки несущей умноженной частоты управл емого кварцевого генератора 1 относительно резонансной частоты атомного перехода квантового дискриминатора 9 на выходе последнего образуетс  сигнал ошибки с частотой, равной частоте модул ции. Сигнал ошибки выдел етс  избирательным усилителем 5, преобразуетс  синхронным детектором 6 в посто нное напр жение положительной или отрицательной пол рности в зависимости от знака расстройки и фильтруетс  интегрирующей цепью 7. Посто нное выходное напр жение поступает на управл емый кварцевый генератор 1, компенсиру  расстройку частоты этого генератора относительно резонансной частоты атомного перехода квантового дискриминатора 9.In the case of detuning the carrier of the multiplied frequency of the controlled crystal oscillator 1 relative to the resonant frequency of the atomic transition of the quantum discriminator 9, an error signal is generated at the output of the latter with a frequency equal to the modulation frequency. The error signal is extracted by a selective amplifier 5, converted by a synchronous detector 6 to a constant voltage of positive or negative polarity, depending on the sign of the detuning, and filtered by an integrating circuit 7. The constant output voltage is supplied to the controlled crystal oscillator 1, compensating for the frequency detuning of this generator relative to the resonant frequency of the atomic transition of the quantum discriminator 9.

Фазосдвигающа  цепочка 2, включенна  между управл емым кварцевым генератором 1 и фазовым модул тором 3, имеет температурный коэффициент фазы (Тф.ц.), противоположный по знаку температурному коэффициенту фазы (Ту.ч.) фазового модул тора 4 умножител  частоты, а абсолютную величину примерно в N раз меньше, где N - коэффициент преобразовани  частоты в умножителе частоты 4 и фазовом модул торе 3. Благодар  такому включению температурный коэффициент фазы выходного сигналаThe phase-shifting chain 2 connected between the controlled crystal oscillator 1 and the phase modulator 3 has a phase temperature coefficient (Tf.ts.), opposite in sign to the phase temperature coefficient (Tp) of the phase modulator 4 of the frequency multiplier, and the absolute value approximately N times less, where N is the frequency conversion coefficient in frequency multiplier 4 and phase modulator 3. Due to this inclusion, the temperature coefficient of the phase of the output signal

умножител  частоты 4 уменьшаетс . При этом ослабл етс  преобразование флуктуации температуры окружающей среды во флуктуации частоты несущей выходного сигнала умножител  частоты 4, что приводит к уменьшению зоны нечувствительности кольца АПЧ, а следовательно, к уменьшению нестабильности частоты выходного сигнала всего КСЧ, так как дисперси  частотыfrequency multiplier 4 is reduced. In this case, the conversion of ambient temperature fluctuations to frequency fluctuations of the carrier of the output signal of the frequency multiplier 4 is weakened, which leads to a decrease in the deadband of the AFC ring and, therefore, to a decrease in the frequency instability of the output signal of the entire RNF, since the frequency dispersion

выходного сигнала в первом приближении пропорциональна дисперсии флуктуации температуры окружающей среды и температурному коэффициенту фазы цепи преобра- зовани  сигнала от управл емогоthe output signal in a first approximation is proportional to the variance of fluctuations in the ambient temperature and the temperature coefficient of the phase of the signal conversion circuit from the controlled

кварцевого генератора 1 до квантового дискриминатора 9.crystal oscillator 1 to quantum discriminator 9.

Абсолютна  величина температурного коэффициента фазы фазосдвигающей цепочки 2 удовлетвор ет соотношениюThe absolute value of the temperature coefficient of the phase of the phase-shifting chain 2 satisfies the relation

ITy.H.IITy.H.I

0,50.5

1Тф.ц.| N1Tf.ts. | N

1,5,1,5

описывающему область возможных значении , при которых достигаетс  положительный эффект. Сверху и снизу абсолютна  величина Тф.ц. ограничена 50%-ным изменением относительно оптимального значени , равного Ту.ч./N. При граничныхdescribing the range of possible values at which a positive effect is achieved. Above and below, the absolute value of Tf.ts. limited to a 50% change relative to the optimal value of Tu.h. / N. At the boundary

значени х Тф.ц. общий температурный коэффициент фазы цепи преобразовани  уменьшаетс  в 2 раза по сравнению с известным устройством, что соответствует дисперсии частоты выходного сигнала КСЧ в 2 раза иvalues Tf.ts. the overall temperature coefficient of the phase of the conversion circuit is reduced by 2 times compared with the known device, which corresponds to the frequency dispersion of the output signal of the RNF by 2 times and

уменьшению нестабильности частоты выходного сигнала КСЧ примерно в 1,4 раза.a decrease in the instability of the frequency of the output signal of the RNF by about 1.4 times.

Фазосдвигающа  цепочка 2 последовательно включена в кольцо АПЧ. Ее длительность задержки должна быть минимальной,The phase shifting chain 2 is sequentially included in the AFC ring. Its delay should be minimal,

не более трети посто нной времени кольца АПЧ дл  обеспечени  устойчивости кольца, ограничени  инерционности обработки возмущений частоты управл емого кварцевого генератора 1,not more than a third of the constant time of the AFC ring to ensure ring stability, to limit the inertia of processing frequency perturbations of the controlled crystal oscillator 1,

На фиг. 2 приведен пример фазосдвигающей цепочки с терморезистором R2 в качестве датчика температуры.In FIG. Figure 2 shows an example of a phase-shifting chain with a R2 thermistor as a temperature sensor.

Таким образом, в КСЧ при нормальной температуре, характеризуемой значениемThus, in RNS at normal temperature, characterized by the value

температуры и дисперсией ее изменени , уменьшаетс  дисперси  изменени  частоты в 2 и более раза выходного сигнала умножител  частоты 3 и,следовательно, уменьшаетс  нестабильность частоты всего КСЧtemperature and the dispersion of its change, the dispersion of the frequency change is reduced by 2 or more times the output signal of the frequency multiplier 3 and, therefore, the frequency instability of the entire RNG is reduced

в 1,4 и более раза по сравнению с известным КСЧ.1.4 times or more compared to the known KSCh.

Кроме того, КСЧ будет иметь уменьшенное значение нестабильности частоты выходного сигнала при изменении какIn addition, the RNG will have a reduced value of the frequency instability of the output signal when changing as

дисперсии температуры, так и среднего значени  температуры окружающей среды. Это приводит к расширению диапазона рабочих Температур КСЧ, эксплуатационных воз- «Иожностей и уменьшению температурного коэффициента частоты.temperature dispersion as well as average ambient temperature. This leads to the expansion of the operating temperature range of the RNG, operational capabilities and a decrease in the temperature coefficient of the frequency.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Квантовый стандарт частоты, содержащий последовательно соединенные в кольцо автоматической подстройки частоты «фазовый модул тор, умножитель частоты, Квантовый дискриминатор, избирательный усилитель, синхронный детектор, интегрирующую цепь и управл емый кварцевый ге- йератор, а также низкочастотный фнератор, выход которого подключен к дру- rfiM входам фазового модул тора и синхрон- детектора, отличающийс  тем, чУо, с целью уменьшени  нестабильности выходной частоты, в него введена фазосдвигающа  цепочка с термозависимым фазовым сдвигом, противоположным по знаку термозависимому сдвигу фазы в фазовом модул торе и умножителе частоты, величина которого выбрана из соотношени A quantum frequency standard that contains a “phase modulator, frequency multiplier, quantum discriminator, selective amplifier, synchronous detector, an integrating circuit and a controlled quartz oscillator, as well as a low-frequency emitter, the output of which is connected to another rfiM inputs of the phase modulator and synchronization detector, characterized in that, in order to reduce the instability of the output frequency, a phase-shifting circuit with a temperature-dependent phase shift is introduced into it gom opposite sign temperature dependent phase shift in the phase modulator and a frequency multiplier, the value of which is selected from ratios of 0,5 0.5 |ТкФПч1 1Ткфц1 -N| TkFpch1 1Tkfts1 -N 1,5,1,5 где Ткфпч и N - температурный коэффициент фазы и коэффициент преобразовани  частоты в фазовом модул торе и умножителе частоты;where Tkfpch and N are the temperature coefficient of the phase and the frequency conversion coefficient in the phase modulator and frequency multiplier; ТкФц - температурный коэффициентTkfts - temperature coefficient фазы фазосдвигающей цепочки,phase shifting chain phases а посто нна  времени фазосдвигающей цепи выбрана меньшей трети посто нной времени кольца автоматической подстройки частоты, при этом управл емый кварцевыйand the time constant of the phase-shifting circuit is less than a third of the constant time of the automatic frequency control ring, while the controlled quartz генератор подключен к фазовому модул тору через фазосдвигающую цепочку.the generator is connected to the phase modulator through a phase-shifting chain. Фиг.1Figure 1
SU894663216A 1989-03-17 1989-03-17 Quantum frequency standard RU1803978C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894663216A RU1803978C (en) 1989-03-17 1989-03-17 Quantum frequency standard

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894663216A RU1803978C (en) 1989-03-17 1989-03-17 Quantum frequency standard

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1803978C true RU1803978C (en) 1993-03-23

Family

ID=21434518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894663216A RU1803978C (en) 1989-03-17 1989-03-17 Quantum frequency standard

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1803978C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Кварцевые и квантовые меры частоты / Пой ред. Б.И.Макаренко. МО СССР, 1976, с. 176, рис. 5.26. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0010077B1 (en) A method of and an arrangement for regulating the phase position of a controlled signal in relation to a reference signal in a telecommunication system
KR950028348A (en) Clock Regeneration Circuit and Elements Used in the Clock Regeneration Circuit
KR890005990A (en) Sample rate conversion system
SE9503702D0 (en) Phase loops
KR870011522A (en) Clock control circuit
EP0094834B1 (en) Methods and apparatus for rapid and accurate frequency syntonization of an atomic clock
EP0266682B1 (en) Spectrophotometer with line frequency slaved voltage-to-frequency converter system
RU1803978C (en) Quantum frequency standard
SE9402321D0 (en) Digital phase comparator
US4868573A (en) Line frequency slaved voltage-to-frequency converter system
CA2045743C (en) Fiber optic gyro using stepping pulse phase modulating signals to compensate for opto-electric waveform distortion
RU1781821C (en) Quantum frequency standard
GB2289174A (en) Apparatus and method for enabling elements of a phase locked loop
JPS6098727A (en) Out of synchronism detecting circuit
JPH022721A (en) Phase locked loop oscillation circuit
JP2636671B2 (en) Rubidium atomic oscillator
US20020181640A1 (en) PLL (Phase-Locked Loop) circuit
JPH04232477A (en) Method and circuit device for measuring small phase difference
JPH10303708A (en) Frequency multiplier circuit
KR100195086B1 (en) Synthesizer circuit of phase locked loop frequency
SU813676A1 (en) Frequency multiplier
SU1681360A1 (en) Caesium frequency standard
SU584262A1 (en) Frequency converter with automatic phase tuning
KR0183791B1 (en) Frequency converter of phase locked loop
JPS623945Y2 (en)