Некоторые методы повышения точности компенсации фазовой нестабильности при передаче сигналов частоты и времени
Труды ИПА РАН, вып. 58, 36–40 (2021)
DOI: 10.32876/ApplAstron.58.36-40
Ключевые слова: температурный коэффициент фазы, компенсация фазовой задержки, девиация Аллана
Информация о статье Текст статьиАннотация
Нестабильность частоты выходных сигналов водородных стандартов частоты и времени (СЧВ) на суточном интервале времени измерений имеет величину порядка $2·10^{−16}$. При передаче потребителю эти сигналы приобретают дополнительные фазовые возмущения, величина которых зависит от температурных коэффициентов изменения фазы, входящих в систему передачи оптических и коаксиальных кабелей, лазерных и фотодиодов, распределительных усилителей сигналов и т. д. Вклад электронных составляющих системы передачи в итоговую фазовую нестабильность достигает 50 пс/℃. Чтобы сохранить нестабильность частоты сигнала на приёмном конце линии передачи, близкой к нестабильности частоты выходных сигналов СЧВ, необходимо, чтобы вносимые этой системой передачи вариации фазовой задержки не превышали 1 пс. В статье рассмотрены описанные в литературе пути снижения вносимой фазовой нестабильности переданного потребителю сигнала СЧВ: снижение температурных коэффициентов изменения фазы, термостатирование, компенсация. Описаны их ограничения. Точность и скорость термостатирования ограничивается габаритами устройств. Точность компенсации фазовой нестабильности ограничивается элементами системы передачи, не охваченными петлёй компенсации. Для преодоления этих ограничений предлагается модем, разработанный авторами. В модеме добавлен и апробован новый алгоритм стабилизации температуры измерительных каналов компенсатора. Стабилизация температуры измерительных каналов достигается за несколько секунд с точностью 0.1℃. Интерфейс модема позволяет включить в петлю компенсации внешний изолирующий усилитель. Представлена схема такого подключения. В условиях обогрева и охлаждения с размахом 20℃ корпусов передающего модема и внешнего усилителя, расположенного на стороне принимающего модема, нестабильность частоты, вносимая системой передачи с внешним усилителем на интервале времени измерений 10000 c, достигла величины менее: — $3.4·10^{−16}$ при включении внешнего усилителя вне петли компенсации; — $3.2·10^{−17}$ при включении внешнего усилителя внутри петли компенсации. При этом в разработанном модеме фронт импульсного сигнала 1 PPS на приёмном конце линии привязан к сигналу 100 МГц, поэтому компенсация нестабильности частоты сигнала 100 МГц позволяет также поддерживать синхронизацию импульсных сигналов между входом передающего и выходом принимающего модема.
Цитирование
Р. С. Кобяков, Р. Н. Новожилов, И. А. Писарев, А. В. Жеглов, С. Ю. Медведев. Некоторые методы повышения точности компенсации фазовой нестабильности при передаче сигналов частоты и времени // Труды ИПА РАН. — 2021. — Вып. 58. — С. 36–40.
@article{kobyakov2021,
abstract = {Нестабильность частоты выходных сигналов водородных стандартов частоты и времени (СЧВ) на суточном интервале времени измерений имеет величину порядка $2·10^{−16}$. При передаче потребителю эти сигналы приобретают дополнительные фазовые возмущения, величина которых зависит от температурных коэффициентов изменения фазы, входящих в систему передачи оптических и коаксиальных кабелей, лазерных и фотодиодов, распределительных усилителей сигналов и т. д. Вклад электронных составляющих системы передачи в итоговую фазовую нестабильность достигает 50 пс/℃. Чтобы сохранить нестабильность частоты сигнала на приёмном конце линии передачи, близкой к нестабильности частоты выходных сигналов СЧВ, необходимо, чтобы вносимые этой системой передачи вариации фазовой задержки не превышали 1 пс.
В статье рассмотрены описанные в литературе пути снижения вносимой фазовой нестабильности переданного потребителю сигнала СЧВ: снижение температурных коэффициентов изменения фазы, термостатирование, компенсация. Описаны их ограничения. Точность и скорость термостатирования ограничивается габаритами устройств. Точность компенсации фазовой нестабильности ограничивается элементами системы передачи, не охваченными петлёй компенсации.
Для преодоления этих ограничений предлагается модем, разработанный авторами. В модеме добавлен и апробован новый алгоритм стабилизации температуры измерительных каналов компенсатора. Стабилизация температуры измерительных каналов достигается за несколько секунд с точностью 0.1℃. Интерфейс модема позволяет включить в петлю компенсации внешний изолирующий усилитель. Представлена схема такого подключения.
В условиях обогрева и охлаждения с размахом 20℃ корпусов передающего модема и внешнего усилителя, расположенного на стороне принимающего модема, нестабильность частоты, вносимая системой передачи с внешним усилителем на интервале времени измерений 10000 c, достигла величины менее:
— $3.4·10^{−16}$ при включении внешнего усилителя вне петли компенсации;
— $3.2·10^{−17}$ при включении внешнего усилителя внутри петли компенсации.
При этом в разработанном модеме фронт импульсного сигнала 1 PPS на приёмном конце линии привязан к сигналу 100 МГц, поэтому компенсация нестабильности частоты сигнала 100 МГц позволяет также поддерживать синхронизацию импульсных сигналов между входом передающего и выходом принимающего модема.},
author = {Р.~С. Кобяков and Р.~Н. Новожилов and И.~А. Писарев and А.~В. Жеглов and С.~Ю. Медведев},
doi = {10.32876/ApplAstron.58.36-40},
issue = {58},
journal = {Труды ИПА РАН},
keyword = {температурный коэффициент фазы, компенсация фазовой задержки, девиация Аллана},
note = {russian},
pages = {36--40},
title = {Некоторые методы повышения точности компенсации фазовой нестабильности при передаче сигналов частоты и времени},
url = {http://iaaras.ru/library/paper/2096/},
year = {2021}
}
TY - JOUR
TI - Некоторые методы повышения точности компенсации фазовой нестабильности при передаче сигналов частоты и времени
AU - Кобяков, Р. С.
AU - Новожилов, Р. Н.
AU - Писарев, И. А.
AU - Жеглов, А. В.
AU - Медведев, С. Ю.
PY - 2021
T2 - Труды ИПА РАН
IS - 58
SP - 36
AB - Нестабильность частоты выходных сигналов водородных стандартов
частоты и времени (СЧВ) на суточном интервале времени измерений имеет
величину порядка $2·10^{−16}$. При передаче потребителю эти сигналы
приобретают дополнительные фазовые возмущения, величина которых
зависит от температурных коэффициентов изменения фазы, входящих в
систему передачи оптических и коаксиальных кабелей, лазерных и
фотодиодов, распределительных усилителей сигналов и т. д. Вклад
электронных составляющих системы передачи в итоговую фазовую
нестабильность достигает 50 пс/℃. Чтобы сохранить нестабильность
частоты сигнала на приёмном конце линии передачи, близкой к
нестабильности частоты выходных сигналов СЧВ, необходимо, чтобы
вносимые этой системой передачи вариации фазовой задержки не
превышали 1 пс. В статье рассмотрены описанные в литературе пути
снижения вносимой фазовой нестабильности переданного потребителю
сигнала СЧВ: снижение температурных коэффициентов изменения фазы,
термостатирование, компенсация. Описаны их ограничения. Точность и
скорость термостатирования ограничивается габаритами устройств.
Точность компенсации фазовой нестабильности ограничивается элементами
системы передачи, не охваченными петлёй компенсации. Для преодоления
этих ограничений предлагается модем, разработанный авторами. В модеме
добавлен и апробован новый алгоритм стабилизации температуры
измерительных каналов компенсатора. Стабилизация температуры
измерительных каналов достигается за несколько секунд с точностью
0.1℃. Интерфейс модема позволяет включить в петлю компенсации внешний
изолирующий усилитель. Представлена схема такого подключения. В
условиях обогрева и охлаждения с размахом 20℃ корпусов передающего
модема и внешнего усилителя, расположенного на стороне принимающего
модема, нестабильность частоты, вносимая системой передачи с внешним
усилителем на интервале времени измерений 10000 c, достигла величины
менее: — $3.4·10^{−16}$ при включении внешнего усилителя вне петли
компенсации; — $3.2·10^{−17}$ при включении внешнего усилителя
внутри петли компенсации. При этом в разработанном модеме фронт
импульсного сигнала 1 PPS на приёмном конце линии привязан к сигналу
100 МГц, поэтому компенсация нестабильности частоты сигнала 100 МГц
позволяет также поддерживать синхронизацию импульсных сигналов между
входом передающего и выходом принимающего модема.
DO - 10.32876/ApplAstron.58.36-40
UR - http://iaaras.ru/library/paper/2096/
ER -