Кврцевые часы с радиокоррекцией

Кврцевые часы с радиокоррекцией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

и 11 517874

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.10.74 (21) 2068483/10 с присоединением заявки Ме (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.76. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 02.08,76 (51) М. Кл. G 04С 11/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 681.113.93 (088,8) (54) КВАРЦEBb1E ЧАСЫ С РАДИОКОРРЕКЦИЕЙ

Изобретение относится к области радиотехнической службы единого времени, в частности, к средствам а|втономного хранения и регулировки точного времени .на приемных пунктах службы времени. Оно может быть использовано для длительного автономного хранения высокоточной шкалы времени, периодически поверяемой по сигналам передающих станций длинноволнового и сверхдлинноволнового диапазона, относящихся к этой службе.

Известны кварцевые часы, содержащие кварцевый генератор, делитель частоты, формирующий шкалу времени, радиоприемник сигналов времени, соединенный с корректором, воздействующим па временную шкалу по результатам приема радиосигналов путем изменения частоты кварцевого генератора (1, 2).

Такие кварцевые часы неполно используют информацию, содержащуюся в результатах измерений, и регулировку производят на основании непосредственной компенсации результатов измерений. При этом регулировка частоты не обеспечивает совпадение дейст вительного значения частоты генератора с эталонной частотой, вследствие чего ошибка временной шкалы не компенсируется и с течением времени возрастает. Для достижения необходимой точности часов необходимо систематически корректировать частоту или временную шкалу.

Известные кварцевые часы, автоматически регулируемые по сигналам стандартной частоты, содержат последовательно соединенные высокостабильный кварцевый генератор, корректор положения начальной фазы колебаний и хранитель времени, соединенный с радиоприемником и фазоизмерителем, устройство управления, подключенное к фазоьращателю и через корректор частоты — к кварцевому ге1О нератору, причем выход радиоприемника соединен с фазоизмерителем, выход которого соединен с входом устройства управления и самописца (1) .

Существенным недостатком этих часов явля15 ется то, что они не могут ооеспечить длительное автономное хранение частоты и времени, так как управляющее воздействие на частоту и шкалу времени производится по результатам относительных измерений текущеи разности фаз и без анализа характера величины расхождения частоты местного генератора и частоты эталонного радиосигнала, а также без учета характера изменения ошибки временной шкалы.

25 Для увеличения интервала автономного хранения частоты и времени без снижения точности в предлагаемые кварцевые часы с радиокоррекцией введены блок динамической коррекции, устройство определения поправки

30 временной шкалы, формирователь управляю517874 щего сигнала поправки, причем входы блока динамической коррекции соединены с выходами радиоприемника и фазоизмерителя, а выходы — с входом устройства управления и входами формирователя управляющего сигнала, третий вход которого соединен с выходом устройства определения поправки временной шкалы, а выход формирователя управляющего сигнала соединен с вторым входом устройства управления, вход устройства определения поправки временной шкалы соединен .с выходами радиоприемника и хранителя времени.

Кроме того, блок динамической коррекции может содержать последовательно соединенные индикатор фазовой синхронизации, цепь времсчш, вентиль, программирлоще:" стройство и вычитающее устройство, причем второй вход вычитающего устройства соединен с входами индикатора фазовой синхронизации и вентиля.

На фиг. 1 приведена функциональ;:ая блоксхема описываемых часов; на фиг. 2 — основные временные диаграммы.

Кварцевый генератор 1 подключе.l через корректор положения íачальной фазы колебаний 2 к хранителю времени 3, один из выходов которого связан с единым входом фазоизмерителя 4, а другой выход — с радиоприемником 5 и устройством определения поправки временной шкалы 6. Выход радиоприемника 5 сое ицен с другим входом фазоизмерителя 4.

Выход фазоизмерителя 4 ссединен с входом блока динамической коррекции 7, объединяющим входы индикатора фазовой синхронизации 8, другой вход которого связан с выходом радиоприемника 5, вентиля 9, подключенного к выходу индикатора фазовой синхронизации 8 через цепь времени 10, и вычитающего у: тройства 11. Выход вентиля 9 соединен с вычитающим устройством 11 через программирующее устройство 12, имеющее дополнительный внешний вход, по которому может заноситься информация извне, например, от вычислительной машины. Два ьыхода вычнтающего устройства

11 связа . ы с двумя входами формирователя управляющего сигнала 13, третий вход которого соедп:е» с выходом устройства определения поп,>анки временной шкалы 6. Выходы индикатора фазовсй синхронизации 8 формирователя управляющего сигнала 13 соединены с устройством управления 14, два выхода которого связаны соответственно с входами корректора положения начальной фазы колебаний 2 через корректор частоты 15 с кварцевым генератором 1. Вход устройства определения поправки временной шкалы 6 связан также с радиоприемником 5, а выход — со входом корректора положения начальной фазы колебаний 2.

Предлагаемые кварцевые часы работают следующим образом. С помощью радиоприемника 5 производится прием сигналов эталонной частоты, которые, поступая «а фазоизмеритель 4, сравниваются по фазе с опорными сигналами генератора 1, поступающими через

20 э5

4 корректор положения начальной фазы колеоаний 2 и хранитель времени 3. С выхода фазоизмерителя 4 сигнал, соответствующий разности фаз принятого эталонного и опорного сигналов, например, в цифровой форме (фиг. 2а) поступает на индикатор фазовой синхронизации 8. С помощью последнего формируется напряжение (фиг. 2б), когда точность измерения разности фаз удовлетворяет заданной, обеспечивая высокую достоверность результатов измерений. При этом напряжение (фиг. 2б) поступает в устройство управления 14, разрешая регулирование кварцевых часов, и запускает цепь времени 10, огкрывающую вентиль 9 на время действия одной выборки сигнала (фиг.

2а), соответствующего разности фаз. Эта выборка записывается в программирующее устройство 12, которое хранит зцачение выборки до следующего сеанса измерений и подает его в вычитающее устройство 11.

Если частота кварцевого генератора изменяется по линейному закону относительно эталонной частоты, то измеряемая разность фаз также изменяется и вычитающее устройство 11 на своих выходах формирует сигнал (фиг. 2в), соответствующий разпице первоначального и текущего значений разности фаз и ее знаку, указывающему, увеличивается или уменьшается текущая разность фаз относительно первоначальной, записанной в программирующем устройстве 12. При этом вычитающее устройство 11 выполнено таким образом, что . а одном из выходов формируется сигнал, когда текущая разность фаз больше первоначальной, а па другом — когда она меньше первоначальной. Устройство определения поправки временной шкалы 6 осуществляет привязку шкалы хранителя времени 3 к эталонным сигналам времени безотносительно к эталонной частоте, по когорой производятся измерения с помощью фазоизмерителя 4 и блока динам, ческой коррекции 7, определяет поправку на временную шкалу, например, v. цифровой форме, и результат поправки (фиг. 2 г) поступает в формирователь управляющего сигнала 13, где он также, как и первоначальный фазовый отсчет в программирующем устройстве 12, запоминается и сравнивается со следующим.

Кроме того, с помощью формирователя управляющего сигнала 13 производятся взаимный анализ результатов фазовых измерений и изменений величины поправки временной шкалы и выработка управляющего воздействия по результатам анализа.

Если частота генератора 1 ниже эталонной частоты и нарастает со временем (фиг. 2д), то через интервал наблюдения с соответств, ющего выхода вычитающего устройства 11 в формирователь у правляющето сигнала 13 поступает сигнал (фиг. 2в) разницы первоначального и текущих значений разности фаз честного генератора и эталонного радиосигнала, а также текущая поправка временной шкалы (фиг.

2г), которая уменьшается со временем до момента, пока частота кварцевого генератова 1

517874

:1е станет равной частоте эталонного радиосигнала. Фазовые измерения и определение поправки временной шкалы проводятся дискретно, при этом в программирующее устройстьо записывается каждый раз новое, измеренное з1ачение разности фаз, которое будет являться первоначальным, а в блок сравнения— соответствующая этому значени1о поправка временнои шкалы. Однако не исключается и режим непрерывного слежения за фазой эталонного радиосигнала и изменением поправки

ШКаЛЫ, НО ПРИ ЭТОМ НЕООХОДИМО фьКСИРОВатЬ время от времени измеренные значения. Пока текущая поправка временной шкалы уменьшается относительно своего первоначального значения, на выходе формирователя управляющего сигнала 13 сигнал отсутствует, и регулирование кварцевых часов пе происходит.

Если величина поправки превысила свое первоначальное значение, что означает, что частота местного генератора 1 достигла и превысила эталонную частоту, а параоола, характеризующая ошиоку автономного хранения, прошла через свою вершину, с помощью формирователя управляющего сигнала 13

<рормируется сигнал (фиг. 2е), характеризующии динамическую ошиоку частоты генератора 1 и шкалы времени, величину ухода частоты генератора относительно эталонной частоты (на основании изменен1 я поправки временной шкалы) и разницы хода генера1ора (на осноВаНИИ ИЗМЕНЕ11ИЯ Раэ 1ОСтИ фаЗ). РИ НаЛИЧИИ напряжения от индикатора 11>азовои синхронизации Ь с помощью ус,роиства управления 14 на основании сигнала диг. хе производится регулировка час"Оты кварцевого генератора 1 и шкалы времени через соответствующие корректор частоты 1О и корректор положения начальной фазы колеоании 2 1ак, чтооы скомпенсировать сиг 1ал (фиг. 2д). 11ри э1ом достигаются приолиженне частоты генератора l к эта.1О1шои и уме11ь1пе1ие ошиоки автономного хране«ия шкалы до з-1а 1ения о l 0, где 61о— на 1аоlы1ая Ошиока временнои шкалы и имеет про 1.иво11оложпый знак. r,ñëè ке частота кварцевого генератора выше этало lkIQH частоты, llo неизменна на интервале наолюдения (фиг. 2д), что соответств,ет отсутствию систематического хода генератора 1, то разность фаз сигналов эталоннои частоты и генератора

1 постоянна на этом интервале. Сигналы на выходах блока динамической коррекции 7, подключенных к формирователю управляющего сигнала 13, отсутствуют. Однако величина поправки временной шкалы изменяется по линейному закону (нарастает). При отсутствии сигнала с выхода блока динамической коррекции формирователь управляющего сигнала

l3 формирует по результатам измерения поправки временной шкалы сигнал (фиг. 2е), определяемый разностью поправки в текущий и первоначальный моменты времени. Этот сигнал через устройство управления 14 и корректор частоты 2 при наличии сигнала синхронизма по фазе (фиг. 2o) уменьшает частоту

6 кварцевого генератора 1, приближая ее к эталонной, и через корректор положения начальной фазы колебаний 2 компенсирует динамическую ошибку (уход временной шкалы за время наблюдения) временной шкалы часов.

Величина поправки временной шкалы, определяемая после регулирования, вводится в хранитель времени 3 через корректор положения начальной фазы колебаний 2, и временная шкала часов оказывается совмещенной с эталонной. Если частота кварцевого генератора ниже эталонной и неизменна, то регулирование часов производится так же, как и при неизменной частоте генератора, превышающей эталонную, но только формирователь управляющего сигнала 13 формирует сигнал при уменьшении поправки временной шкалы относительно первоначального значения, и этот сигнал имеет противоположный знак.

Таким образом, за счет анализа последовательных измерений по эталонным радиосигналам, имеющих высокую достоверность, и регулировки кварцевых часов с целью компенсации всех составляющих ошибки автономного хранения времени и частоты предлагаемые кварцевые часы позволяют значительно увеличить интервал автономного хранения времени и частоты.

Формула изобретения

1. Кварцевые часы с радиокоррекцией, содержащие радиоприемник, устройство управления, корректор частоты и последовательно соединенные кварцевый генератор, корректор положения начальнои фазы колеоании, хранитель времени и фазоизмеритель, причем хранитель времени подключен к радиоприемнику, выход которого соединен с фазоизмерителем, и устройство управления подключено к корректору поло>кения начальнои фазы колебаний и через корректор частоты — к кварцевому генератору, о т л и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью увеличения интервала автономного хранения времени и частоты без снижения точности, в них введены блок динамической коррекции, устройство определения поправки временной шкалы, формирователь управляющего сигнала поправки, причем входы блока динамической коррекции соединены с выходами радиоприемника и фазоизмерителя, à iBblxoды — с входом устройства управления и входами формирователя управляющего сигнала, третий вход которого соединен с выходом устройства определения поправки временной шкалы, а выход формирователя управляющего сигнала соединен с вторым входом устройства управления, вход устройства определения поправки временной шкалы соединен с выходами радиоприемника и хранителя времени.

2. Часы по п. 1, отличающиеся тем, что блок динамической коррекции содержит последовательно соединенные индикатор фазовой синхронизации, цепь времени, вентиль, программирующее устройство и вычитающее устройство, причем второй вход вычитающего

9vp. I и «.гв г ШШШ Jill ШШ Ш ШШ е

Заказ 1776/2 Изд. № 1485 Тираж 575 Подписное

ЦНИИПИ

Типография. пр. (:апунопа, 2 устройства соединен с входами индикатора фазовой синхронизации и вентиля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3756014, кл. 68 — 28 R, 1974.

2, Патент Франции № 2188 R 11, кл. 6ОЧ

С 3/00, 1974.

3. A. Габри, «Автоматическая регулировка кварцевых часов по сигналам стандартной частоты», «Jourual u Annales Fraucaises de chrunonetrie», т. 16, sep. 2, 1962, стр. 37 — 48.