СЧВ-74 рубидиевый стандарт частоты

предназначен для использования в качестве высокостабильного источника сигнала для поверки частотно-временной измерительной аппаратуры в условиях стационарных и подвижных поверочных органов (не работающих на ходу)

На российском рынке средств измерений появились частотомеры Ч3-85/3 А-КИП. Новая серия Ч3-85/3R имеет аналогичные технические характеристики, но обладает одним существенным дополнением, которое повысило их точность и добавило в арсенал приборов ряд принципиально новых возможностей.

Новинка представляет интерес для специалистов, прежде всего, своей функциональной насыщенностью. С помощью Ч3-85/3R возможно проводить измерения таких параметров сигнала, как: частота, период, временной интервал с разрешением от 7 нс, отношение частот (кан: 1/2, 2/1, 1/3, 3/1), фазовый сдвиг между сигналами (кан: 1-2, 1-2 с усреднением результата), длительность и скважность импульсов, подсчет их количества (кан 1). Ч3-85/3R имеет 5 видов исполнения: с диапазоном частот входного сигнала от 500 МГц до 9 ГГц. Технические характеристики приведены в таблице №1.

Частотомер позволяет применять к результату измерений частоты режимы статистической обработки и математические функции: среднее значение, минимальное, максимальное, среднеквадратическое отклонение, относительное изменение частоты по отношению к заданному опорному значению, а также измерять девиацию Аллана (СКО). Интерфейсы RS-232, КОП для использования в автоматизированных системах контроля или тестирования. В совокупности с высоким разрешением (до 12 разрядов) это делает частотомер мощным инструментом для решения задач частотно-временных измерений.

В предыдущей серии Ч3-85/3 погрешность измерений составляла ±1*10-7 за год, и была обусловлена термостатированным опорным кварцевым генератором (ОГ). При таком схемо-техническом решении был достигнут некий условный предел. Лишь некоторые модели частотомеров имеют погрешность измерения порядка ±1,5*10-8, но этой точности сегодня уже не достаточно.

Повысить точность измерений можно путем использования внешнего высокостабильного ОГ, например рубидиевого или водородного стандарта. Но как быть, если всем требуется портативный, лабораторный прибор. Разработчики Ч3-85/3R решили эту проблему, установив компактный рубидиевый опорный генератор внутрь корпуса частотомера.

Таким образом, линейка частотомеров Ч3-85/3R, имея встроенный рубидиевый стандарт частоты значительно «прибавила» в точности до ± 5*10-10 за год. При этом массогабаритные размеры частотомера остались практически без изменений (вес ~ 2 кг). Следует особо подчеркнуть, что ранее выпускавшиеся рубидиевые стандарты частоты, такие как СЧВ-74, Ч1-81, Ч1-82 и пр. имели вес до нескольких десятков килограммов и гораздо большие размеры.

Немного теории: базовым элементом частотомера является опорный рубидиевый стандарт частоты (см. рис.1), основанный на подстройке кварцевого генератора по частоте атомного перехода 6,834682612 ГГц в рубидии (Rb). Пары атомов рубидия возбуждаются с помощью лампы накачки. В резонансной ячейке пары рубидия подвергаются воздействию СВЧ поля с частотой, близкой к частоте атомного перехода и задаваемой кварцем. Кварц подстраивается по частоте перехода путем определения максимального тока в фотодетекторе при качании частоты СВЧ поля вокруг частоты перехода.

Используемый в частотомере рубидиевый стандарт работает под управлением микроконтроллера, а кварцевый генератор является температурно-контролируемым. Все это обеспечивает малую кратковременную нестабильность выходной частоты и низкий уровень фазовых шумов. Нормированные значения погрешностей измерения Ч3-85/3R следующие: ±5*10-11 при выпуске из производства, ±5*10-11 за месяц, ±5*10-10 за 1 год, ±5*10-9 за 20 лет.

Благодаря этому частотомеры Ч3-85/3R могут использоваться в качестве калибраторов частоты. Для выполнения процедуры калибровки частотомер используется как компаратор. При этом сигнал неизвестной частоты сравнивается с частотой опорного рубидиевого стандарта. Преимущество данного метода заключается в том, что возможно измерение произвольной частоты во всем диапазоне частот частотомера (от единиц миллигерц до 9 ГГц). Погрешность метода ограничивается только разрешающей способностью прибора (для Ч3-85/3R она составляет 1*10-11) и погрешностью опорного генератора (рубидиевый стандарт с погрешностью 5*10-10). В частотомере предусмотрен выход опорного внутреннего генератора, таким образом, его можно использовать в качестве рубидиевого стандарта частоты.

Таким образом, новые частотомеры Ч3-85/3R могут применяться для прецизионных частотно-временных измерений, в составе систем автоматизированного контроля, а также использоваться в качестве рубидиевого стандарта частоты. На сегодняшний день подобные частотомеры будут востребованы в таких областях как: мобильная связь, спутниковая связь, а также для научно-исследовательских целей и в метрологических лабораториях.