“Generatoriai”

Rubidium generatoriai

Rubidium generatoriai patys žemiausi atominės generatorių šeimos nariai.Jie veikia 6,834,682,608 Hz, rezonancinis dažnis rubidium atomo (8Rb), ir naudoja rubidium dažnį,kad valdytų kvarcinio generatoriaus dažnį.Mikrobangų signalas gautas iš osciTjator kristalo,naudojamas 87Rb porose,neperžiangiant ribos ir verčia atomus į specifinę energijos būseną.Atomai apsorbuoja apatinį spindulį,nukreiptą į lastelę,kadangi tai juos verčia į atskirą energijos būseną.Lastelės nuotraukos detektorius turi išmatavimus kiek iš spindulio absorbuota ir jo išėjimo signalas naudojamas kvarcinio generatoriaus dažnio nustatymui,kuris maksimizuoja absorbuotos šviesos kiekį.Tada kvarcinis generatorius priklauso nuo rubidium rezonancinio dažnio ir standartiniai dažniai gauti išš kvarcinio generatoriaus,paliekami kaip išėjimo signalai.Rubidium generatoriai darosi vis mažesni ir pigesni ir galbūt kainos ir atliekamo darbo atžvilgiu geresni už bet kokį generatorių.Jie žymiai stabilesni negu kvarciniai generatoriai ir jie mažesni daugiau patikimesni ir pigesni negu cesium generatoriai.Rubidium generatoriausQ apytiksliai yra 10`.Pakitimai rezonanciniame dažnyje įvyksta dėka susidurimų rubidium atomų su kitomis dujų molekulėmis.Šitie pakitimai riboja ilgalaikį stabilumą.Stabilumas(CTv(T),at T=Is) tipiškai 1×10“`1,ir apytiksliai1x10~12 kasdien.Dažnio nutrūkimas rubidium generatoriaus yra nuo 5×10‘’10 iki 5×103,po to apsikeitimo periodas nuo kelių minučių iki kelių valandų tai attitinka tikslius daugelio įrenginių reikalavimus be papildomų nusatymų.

Cesium generatoriai

Cesium generatoriai-pirminis dažnio standartas,nes SI sekundė nustatyta nuo rezonansinio dažnio cesium atomo (B3CS),kuris yra 9,192,631,770 Hz.Taigi cesium generatoriaus darbas turi būti tolygus jo nominaliam dažniui be nustatymo ir neturi įvykti jokie pasikeitimai dažnyje dė

ėl senėjimo.Komercijai skirti generatoriai naudoja cesium spindulio technologiją.Cesium generatoriaus viduje kameroje 1j3Cs atomai įkaitę iki dujų.Įkaitę atomai palieka kamerą per aukšto greičio spindulį,kuris eina per vakuminį vamzdelį iki magnetų garų.Magnetai atlieka filtro funkciją,jie praleidžai tik specifinės magnetinės energijos būsenos atomus į mikrobanginį rezonatorių,ten atomai atsiduria prieš mikrobangas.

FIGURE 17.12 Cesium spindulinis generatorius

Dažnis gautas iš kvarcinio generatoriaus.Jeigu mikrobangos nustatomos pagal cesium rezonancinį dažnį,tai cesium atomai keičia jų magnetinę būseną.Dalis atomų praeina per kitą magnetinį filtrą netoli elektroninės lempos galo.Tiems atomams,kurie pereidami mikrobangų rezonatorių,pakeitė savo energetinę būseną, leidžiama pereiti prie detektoriaus,elektroninės lempos gale.Detektorius pagamina atvirkštinio ryšio signalą,tai be pertrukių nustato kvarcinį generatorių,kuris maksimizuoja svarbių pakitimų skaičių taip,kad pats didžiausias atomų skaičius pasiektų detektorių.Standartiniai išėjimų dažniai gauti iš uždaro kvarcinio generatoriaus(pav.17.12)

Komercinis cesium standartas-keletas dalių 10.Elektroninė spindulių leempa-tipiškai<0,5m į ilgį ir jos viduje judančių atomų greitis>100MLS.Tai riboja stebėjimo laiką keliomis milisekundėmis ir rezonanso plotį keliais šimtais hercų.Stabilumas(EGI(Hz),į %-1I)-tipiškai 5×10“12 ir pasiekia triukšmo lygį iki 1×10~14 paroje.Dažnio nutrūkimas tipiškai apie 1×10~12 po prasikeitimo,periodas 30Jin.

17.4 Dažnio laikas ir perdavimas

Daug įrenginių reikalauja generatorių įvairiais išdėstymais,kurie turi būti paleisti tuo pačiu laiku(sinchronizacija),arba tuo pačiu dažniu(synchronization).Laikas ir metodai naudojami dažnio perdavimui,kad palyginti ir nustatyti valandas ir generatorius įvairiuose išdėstymuose.Laikas ir dažnio perdavimas gali būti tokie paprasti,kaip jūsų rankinio laikrodžio nustatymas arba tokie pat sudėtingi,kaip generatorių dažnio valdymas ti

inkle dalimis į1013.
Laikas ir dažnio perdavimai gali būti naudojami radio signalai per įvairius informacijos perdavimo įtaisus,tame tarpe ir koksalinius kabelius,optinius kabelius,radio signalus(daugelyje vietų,radio veikimo zonoje),telefoninėse linijose ir internete.Sinchronizacija reikalauja ir impuso ir laiko kodo tuo pačiu laiku.Syntonization reikalauja stabilaus dažnio iš radio transliacijos.Dažnis gali eiti iš nešančio pastovius trugdžius arba iš laiko kodo arba kitos informacijos,modeliuojamos ant nešančio trugdžius transporto.
Šis skyrius aptaria ir pagrindinius laiko ir dažnio principus ir radio signalus naudojamus kaip kalibruotės nuorodas.Stalas 17.6 aprūpina reziume.
Pagrindiniai laiko ir dažnio perdavimo principai.
Signalai naudojami dažnio perdavimo laiku,paminėti atominiuose generatoriuose,jie valdomi,kad sutiktu kiek galima daugiau ETC.Informacija iš siūstuvo(A) į priimtuvą(BE)delayed by ATA3,kitaip vadinama užlaikymo takeliu(pav.17.13).Kad iliustruoti užlaikymo takelį,pažiūrėkite radio transliacijos signalą 1000km ilgio takeliu.Nes radio signalai keliauja šviesos greičiu(-3.3 FLA/km),mes galime kalibruoti takelį,naudodami 3.3-ms.

17.13 Vienpusė kryptis ir dažnio perdavimas

Mūsų matavimai.Žinoma,kad daugeliui įrenginių užlaikymo takelis paprastai neegzistuoja.Pavyzdžiui jei mūsų tikslas sinchronizuoti kompiuterio valandas 1 IETC ribose,nėra jokio reikalingumo sužadinti,pagal kreiptį 100-ms,užlaikymo takelį per tinklą.Ir aišku užlaikymo takelis nėra svarbus dažnio perdavimo sistemai,nuo tada impulsai laiku nereikalaujami.Vietoje to,dažnio perdavimas reikalauja tik stabilaus takelio,kur užlaikymai išlieka pastovūs.
Labiau sudėtingos sistemos įvertina perdavimo sistemas ir pašalina visus arba dalį užlaikymo takelius.Tai paprastai atliekama dviejų kelių būdu.Pirmas kelias įvertinti ATA3 ir pasiūsti iš anksto laiką šiuo kiekiu.Pavyzdžiui, jeigu HzA – mažiausiai 20MS dė

ėl visų vartotojų,laikas gali būti išsiūstas 20MS anksčiau.Šis laiko išrinkimo signalas pašalina mažiausiai dalį užlaikymo visiems vartotojams.
Geriausia technika turi išskirti ATA3 ir koreguoti gautą signalą.Korekcija dėl ATA3 gali būti išskaičiuota,jei siūstuvo ir imtuvo vietos žinomos.Jei siūstuvas pastovus,pastovumas gali būti naudojamas siūstuvo pozicijai.Jei siūstuvas juda(pavyzdžiui palydovas),tai radio ryšio metu turi būti apie tai perduota.Global Positioning System (GPS) geriausias pasaulyje,GPS palydovas radio signalais perduoda savo buvimo vietą,o imtuvas naudodamas dar ir kitų palydovų koordinates,išskaičiuoja savo buvimo vietą.
Perduota informacija dažnai įjungia laiko kodą taip, kad laikas būtų nustatytas į esamą laiko juostą.Daugelis laiko kodų turi ETC valandas,minutes ir sekundes,mėnesius,dienas ir metus;ir progresas perspėjantis apie dienos ilgumą,taupantį laiką.

Radio signalų ir dažnio perdavimo laikas.

Yra daug tipų radio imtuvų,kurie skirti priimti laiko ir dažnio signalus.Vieni iš jų skirti,kad išskirtų Simeon- dieninę informaciją arba laikiną impulsą,kiti skirti išeinantiems standartiniems dažniams,o kai kurie gali būti naudojami laiko ir dažnio perdavimui.Kituose skyriuose aptarsime tris laiko radio dažnio tipus,kurie skirstomi į UTC-super aukštą dažnį(HA),žemą dažnį(ELF)ir GPS palydovo signalus.

HA Radio signalai (įskaitant WAV ir WWVH)

Aukštas dažnis(HA) užima nuo 3 iki 30MHz radio spektro.Šie signalai naudojami tuo laiko tarpu,kai dažnis perduodamas rodiklių nustatytais eksplotaciniais lygiais.Kai kurie (HA) perduodami radio signalais, tai garsiniai ir skaitmeninio kodo laiko parodymai.Kiti paprastai naudojami dažnio perdavimui,kaip nuorodos.
HA laiko ir stoties da

ažnis įjungia NISI radio stoties WAV ir WWVH. WAV užfiksuotas netoli Forto Collins,Kolorado valstijos ir WWVH yra Kauai saloje,Havajai.Abi stotys be pertrūkių perduoda radio signalais laiką ir dažnį 2,5 ,5,10 ir 15MHz, o WAV 20MHz.Per radią visi dažniai perduoda tą pačią programą,o mažiausiai vienas dažnis turi būti laisvas ir paruoštas naudojimui.Stotis galima girdėti ir telefonu;surinkite(303)499-7111 dėl WAV arba (808)335-4363 dėl WWVH.
WAV ir WWVH signalai gali būti naudojami vienu iš trijų režimu:Garsinė radiotransliacijos dalis įjungia sekundžių impulsus ir pažymi standartinius garsinius dažnius ir skelbimus balsu kreipiantis UTC valandomis ir minutėmis.WAV naudoja vyrišką balsą, o WWVH-moterišką. Dvigubas laiko kodas siunčiamas 100Hz kanalu 1b/s.Laiko kodas turi metus,dieną,valandas ir minutes,sekundės peršokimą ir taupantį laiką(DST) dienos trukmę, indikatorius ir UT1 korekciją.Šis kodas gali būti skaitomas ir parodomas radio valandomis,o nešantis dažnis gali būti naudojamas,kaip nuoroda generatorių nustatymams.Tai daroma gana dažnai nuo 5 iki 10 MHz nešantys nepastovūs signalai,kadangi jie atitinka išėjimo dažniams standartinius generatorius.
WAV ir WWVH radiotransliacijos laikas vėluos,kai pasieks įvairų vartotoją.Laiko nutrūkimas priklauso nuo atstumo tarp siūstuvo ir imtuvo,jis turi būti ne didesnis kaip 15MS JAV.Geras laiko įvertinimas reikalauja žinojimo HA radio išplėtojimo.Daugelis vartotojų gauna signalą,kuris keliavo iki jonosferos ir buvo atspindėtas atgal į žemę.Pradedant nuo jonosferos aukščio pakitimų,dienos laikotarpyje užlaikymo takelis taip pat keičiasi.Užlaikymo takelio pasikeitimai riboja gaunamo dažnio patikimumą iki 109 imant paros lakotarpį.
HA radio stotys WAV ir WWVH tipo,naudingos žemo lygio įrengimams, tai rankinio sinchronizavimo ir skaitmeninių laikrodžių,paprastiems dažniams sustojimo laikrodžių ir taimerių.Tačiau,ELF ir GPS signalai geriausias pasirinkimas,daug reikalavimų turintiems priedams[2,7,15]

Radio signalai ELF(įskaitant WWVB)

Prieš atsirandant palydovams,žemo dažnio signalai(ELF) buvo naudojami išrinkimo metodui,laiko ir dažnio perdavimo laiko tarpu.Tuo laiku kai ELF signalų naudojimas labaratorijose sumažėjo,jie vis dar turi privalumų,jie gali gautis uždarose patalpose,be išorinės antenos.Tai juos daro idealiais elektroninės technikos vartotojams.Daug laiko dažnio stotis dirba nuo 30 iki 300kGz ELF diapozone.
(Lentele 17,7).
Gauto signalo eksplotaciniai rodikliai- veikiami signalo jėgos kelio ilgio.Kelio ilgis svarbus,nes dalijasi į žemės ir jonosferos bangas.Žemės radiobangos signalas labiau pastovus.Nes jo pats trumpiausias kelias nuo siūstuvo iki imtuvo.Jonosferinės bangos atspindėtos nuo jonosferos gauti rezultatai panašūs.Trumpi takeliai duoda galimybę be perstojo sekti žemės radio bangą.Ilgesni takeliai sumaišo jonosferines bangas su žemės radio bangomis.Ir kabai ilgi takeliai leidžia priimti tik jonosferines bangas.
Svarbus ir signalo stiprumas.Jei jis silpnas,imtuvas gali pradėti ieškoti naujo ciklo.Kiekvieną kartą imtuvas nustato paieškos ciklo tašką,tai fazinis žingsnis,lyginasi nešančio trugdžius periodui.Pavyzdžiui svyravimų ciklas 60kHz parodo 16.67- fazinį žingsnį.Tačiau stiprus radio bangos signalas parodo labai gerus rezultatus.Imtuvas ELF nenustatomas seka tą patį žemės radio bangų ciklą,

Ir gali perduoti dažnį su paklaida apie 1×10‘’12,1 paros laikotarpyje.
CIST naudoja radijo stotis ELF WWVB nuo Collins forto,Kolorado valstijos,perdavimo dažnis 60kHz.Stotis per dieną išsiunčia radiju 24 HP,efektyvia išspinduliuojama išėjimo galia 50Kb.WWVB laiko kodas sinchronizuojasi su nešančiu nepastovumą 60kHz ir turi metus,metų dieną,valandas,minutes ir veliavas kurios nurodo dienos ilgumo statusą ir sekundės peršokimą.Laiko kodas bus gautas ir parodytas ant rankinio laikrodžio,,signalinio,sieninio laikrodžio ar kitų elektronikos gaminių.

Global Positioning System(GPS)

GPS-navigacinė sistema,isvystita ir naudojama UBS.Apsaugos skyrius (DOM),kuris gali veikti beveik bet kur žemėje.Sistema susideda mažiausiai iš 24 palydovų,kurie sklendžia 20,200km. žemės orbitoje ir fiksuojami šešiais lektuvais 5500 nuo ekvatoriaus.Orbitos periodas 11HP58,tai reiškia,kad kiekvienas palydovas praeis tą pačią vietą žemėje du kartus per parą.Apskaičiudamas signalus gautus is palydovų GPS imtuvas gali nustatyti buvimo vietą su 10m. paklaida.Palydovai perduoda radio signalus dviem svyruojančiais dažniais L1 1575.42 MHz ir L2 1227.6 MHz.Kiekvienas palydovas per radiją perduoda bangos sklidimo spektro formą,taip vadinama pseud random noise (CRN) kodas prie L1 ir L2,ir kikvienas palydovas turi savo koda(CRN) ir jis jį visalaiką perduoda.Yra du CRN kodų tipai.Pirmas tipas-coarse acquisition{CIA) kodas su iškrovimu 1023 čipu per milisekundę.Antras-tikslus(DP) su iškrova10230 čipų per milisekundę.Kodas CCA-radio perdavimas į L1,DP kodas-radio perdavimas įL1 irL2.GPS priima-iine-of-sight,tai reiškia,kad priėmimo antena turi aiškiai matyti dangų.[16]
Kiekvienas palydovas neša arba rubidium arba cesium generatorių,arba abieju kombinaciją.Šie generatoriai valdomi iš žemės stočių DoD,minimos,kaip JAV karinio laivyno observatorija ir ETC(UMNO)kurios priimtais nutarimais palaikomos 100DNS ir ETC(CIST) ribose.Generatoriai aprūpina nuorodą ir nešančio svyravimus radio kodą.
Šiuo metu GPS signalai dominuoja pasaulyje,jų eksplotaciniai laiko be dažnio perdavimo rodikliai yra aukšti,nes jie aprūpina patikimą priėmimą ir išskirtinius duomenis su minimaliomis pastangomis.GPS imtuvas gali automatiškai išskaičiuoti visas buvimo vietos koordinates,gautas iš palydovų.Imtuvas tada gali kalibruoti radio takelį ir sinchronizuoti su impulsu.Pridėti prie impulso,daug imtuvų aprūpina standartinio tipo dažnius 5 arba 10MHz,reguliuoja OCX arba rubidium generatorių,naudodami palydovų signalus.GPS imtuvai taip pat rodo laisvą laiką,gautos informacijos datą.
GPS imtuvas,kalibruotas užlaikymo įrangai turi netikrumą laiko pasirinkime<20DNS žiūrint į ETC(CIST),ir dažnio netikrumą-dažnai <2×10~13 paros laikotarpyje.

Diagrama 17.14 GPS imtuvo dažnio stabilumas.

17.5 Uždarymas

Kaip pažymėta anksčiau,dažnio laikas,standartai,išmatavimai pagerėjo 9 kartus per prėjusius 100m.Šis progresas padarė įtaką atsiradimui dau najų dirbinių ir technologijų.Ateities tiksliai nusakyti neimanoma,bet mes galime įsitikinti,kad generatoriai tobulės,išmatavimai tikslės,naujų technologijų daugės.

Leave a Comment