Назначение
Стандарты частоты и времени цезиевые ЦСЧВ-2021 (далее - ЦСЧВ) предназначены для формирования высокостабильных синусоидальных сигналов частотой 10 и 100 МГц и импульсных сигналов частотой 1 Гц и 2,048 МГц.
Описание
Принцип действия ЦСЧВ основан на квантовом переходе F(4,0) О F(3,0) атомов цезия в атомно-лучевой трубке (далее - АЛТ), которая по своей сути является квантовым дискриминатором. Сигнал термостатированного кварцевого генератора частотой 10 МГц переносится при помощи СВЧ синтезатора на частоту 9 192 631 770 Гц и подаётся на квантовый дискриминатор. АЛТ вырабатывает сигнал ошибки, знак и амплитуда которого отражают расстройку частоты кварцевого генератора относительно резонансной частоты АЛТ. При нормальной работе СВЧ синтезатор, управляемый микропроцессором, обеспечивает оптимальный опрос резонансной частоты выходного сигнала АЛТ, периодически переключаясь на точки опроса, расположенные по обеим сторонам основного резонанса АЛТ, измеряя амплитуду сигнала при помощи аналогоцифрового преобразователя в этих точках. Основанный на микропроцессоре “петлевой фильтр”, или следящая система, непрерывно демодулируют и интегрируют сигнал ошибки (разность выходных сигналов в точках опроса), проводя электрическую подстройку частоты кварцевого генератора, чтобы свести к нулю сигнал ошибки, обеспечивая таким образом долговременную стабильность и точность частоты 10 МГц выходного сигнала кварцевого генератора. Для интервалов измерений, которые коротки по сравнению с постоянной времени петлевого фильтра - 1 сек. (т = 1 сек.) характеристики выходного сигнала 10 МГц - фазовые шумы и кратковременная стабильность частоты определяются свойствами самого кварцевого генератора. При более длительных интервалах времени измерения стабильность выходного сигнала 10 МГц отражают свойства АЛТ (цезиевого квантового дискриминатора).
Структурная схема ЦСЧВ представлена на рисунке 1.
ЦСЧВ состоит из следующих основных устройств и узлов:
- дискриминатор квантовый цезиевый (ДКЦ) представляющий собой АЛТ;
- модуль высокостабильных программно-управляемых источников тока и напряжения в составе: платы питания АЛТ, платы стабилизатора питания, выпрямителя ИБП60-12 ММП-Ирбис, платы питания "48 В";
- модуль цифрового синтезатора частоты высокого разрешения (ЦСЧВР);
- модуль синтезатора опорного (МСО) СВЧ-сигнала;
- модуль формирования выходных опорных сигналов (ФОС) и модуль кварцевого генератора "10 МГц";
- модуль аппаратно-программной диагностики, режимного обеспечения, управления и функционального обеспечения в составе: модуля микрокомпьютера МВ77.07 ЮФКВ.469555.642ТУ, дисплея 7inch HDMI LCD (C), часов реального времени DS3231, датчиков температуры AD7415ARTZ,
- дополнительные устройства: аккумулятор Leoch DJW12-12, плата буферная, плата переходная, вентилятор Be quiet Pure Wings 2 BL037.
Внешний вход 10 МГц
Внешний вход 1 PPS
Рисунок 1 - Структурная схема ЦСЧВ
Общий вид ЦСЧВ представлен на рисунке 2.
Общий вид ЦСЧВ с указанием места пломбировки, мест нанесения знака утверждения типа, знака поверки и заводского номера приведены на рисунке 3.
| Место нанесения заводского номера ▼ | Лист № 3 Всего листов 7 Рисунок 2 - Общий вид ЦСЧВ Место Место нанесения пломбировки знака поверки Место нанесения знака утверждения типа |
Рисунок 3 - Общий вид ЦСЧВ с указанием мест пломбировки, мест нанесения знака утверждения типа, знака поверки и заводского номера
Программное обеспечение
Программное обеспечение (далее - ПО) встроенное, загрузка и обновление возможно только программно-аппаратными средствами производителя.
ПО предназначено для управления и контроля ЦСЧВ: текущей даты и времени, датчиков температуры и напряжения электропитания, предварительной обработки сигналов АЛТ, резонансной кривой для цезиевой АЛТ, настройки токов и напряжений питания АЛТ, калибровки и сохранения настройки ЦСЧВ. Все настройки ЦСЧВ, обеспечивающие его функционирование, выполняет предприятие-изготовитель и при эксплуатации изменение настроек не требуется. Доступ в калибровочный режим ограничен паролем.
Идентификационные данные (признаки) метрологически значимой части ПО отсутствуют.
Уровень защиты ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений «средний» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
аблица 1 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Номинальные значения частот выходных сигналов: - синусоидальных; - импульсных | 10 МГц; 100 МГц; 1 Гц; 2,048 МГц |
| Среднее квадратическое значение напряжения выходных синусоидальных сигналов 10 и 100 МГц на нагрузке 50 Ом, В | от 0,8 до 1,2 |
| Амплитуда импульсного сигнала 2,048 МГц на нагрузке 75 Ом, В | от 0,75 до 1,50 |
| Параметры импульсного сигнала 1 Гц: - частота следования, Гц - полярность - амплитуда сигнала на нагрузке 50 Ом, В - длительность импульса, мкс - длительность переднего фронта импульса, нс, не более | 1,0 положительная от 2,5 до 5,0 от 10 до 30 10 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности по частоте | ±1,0-10-12 |
Продолжение таблицы 1
| Наименование характеристики | Значение |
| Нестабильность частоты (предел допускаемого СКДО) выходного сигнала 10 МГц при интервалах времени измерения: | |
| - 1 с | 2,0-10-11 |
| - 10 с | 8,5-10-12 |
| - 100 с | 2,7-10-12 |
| - 1 000 с | 8,5-10-13 |
| - 1 ч | 4,5-10-13 |
| - 10 000 с | 2,7-10-13 |
| - 1 сут | 9,2-10-14 |
| - 100 000 с | 8,5-10-14 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности синхронизации формируемой шкалы времени относительно входного импульсного сигнала 1 Гц, нс, не более | ±20 |
аблица 2 - Основные технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Рабочие условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность воздуха при температуре 25°С, %, не более - атмосферное давление, кПа | от + 5 до + 40 80 от 84 до 106 |
| Напряжение питания переменного тока, В | от 187 до 242 |
| Частота напряжения питания переменного тока, Гц | от 47,5 до 52,5 |
| Напряжение питания постоянного тока, В | от 36 до 72 |
| Потребляемая мощность при питании от сети переменного тока, ГА. не более | 130 |
| Габаритные размеры, мм, не более: - длина - ширина - высота | 754 483 207 |
| Масса, кг, не более | 36 |
Знак утверждения типа
наносится типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации, формуляр и на переднюю панель ЦСЧВ технологическим способом.
Комплектность
Таблица 3 - Комплектность ЦСЧВ
| Наименование | Обозначение | Количество, шт. / экз. |
| Стандарт частоты и времени цезиевый | ЦСЧВ-2021 | 1 |
| Кабель питания 220 В | ПВС-АП22-1.8 | 1 |
| Ящик транспортный | КРПГ.305639.330 | 1 |
| Формуляр | КРПГ.411141.001 ФО | 1 |
| Руководство по эксплуатации | КРПГ.411141.001 РЭ | 1 |
| Инструкция пользователя | КРПГ.411141.001 ИП | 1 |
Сведения о методах измерений
приведены в документе «Стандарт частоты и времени цезиевый ЦСЧВ-2021. Руководство по эксплуатации. КРПГ.411141.001 РЭ», раздел 2 «Использование по назначению».
Нормативные документы
Приказ Росстандарта от 26 сентября 2022 г. № 2360 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений времени и частоты»;
Технические условия КРПГ.411141.001 ТУ «Стандарт частоты и времени цезиевый ЦСЧВ-2021».
