CS244474B1 - Zapojení synchronizátoru elektrických hodin - Google Patents

Abstract

ftežení se týká oboru aěření Sasu. Princip vynálezu spočívá v toa, i· vysokofrekvenční výetupy /12. 22. MZ/ přijíaačů /1, 2, M/ jsou propojeny přes ědružovač /4/ vysokofrekven­ čních signálů, detektor /5/ časových zna­ ček, vzorkovací detektor /6/ » paaětl a poaocný vzorkovací detektor /7/ o paaětl s necitový· diekriainátorea /8/, jehož výstup /83/ je přee elektronická hodiny /3/, zdroj /9/ vzorkovacích iapulsů, vzorkovací detektor /6/ e poaoený vzorkovací detektor /7/ propojen a první· a druhý· boční· vstupe· / /8}, 82/ napětováho dlskrlalnátoru /8

Description

Vynález se týká zapojeni synchronizátoru elektronických hodin opatřených vstupe· pro řízeni frekvence nebo fáze poskytovaných časových impulsů.

V řadě oborů, jako je např. seismologie, kosmický výzkum, energetika, spoje apod., je třeba zajistit jednotnost časových stupnic velkého počtu elektronických hodin rozptýlených na velkém území.

Jedné se přitom nejen o vzájemný soulad časovýeh stupnic jednotlivých hodin mezi sebou, ale i o jejich přesně definovaný vztah k oficiální časové stupnici. Požadovaného cíle se dosahuje automatickým řízením hodin, nejčastěji pomocí dlouhovlnných stanic přesného času a frekvence.

Dosud známé zapojení synchronizétorů používají k tomuto účelu fázový závěs základního oscilátoru hodin, kde jako reference slouží signál nosné vlny řídící stanice.

Tato zapojení umožňují sice s vysokou přesností reprodukovat kmitočet řídicího signálu a tím eliminovat chod hodin, ale nedokáží automaticky reprodukovat časovou stupnici, tj. nastavit správný čas.

Nastaveni času je třeba v těchto případech provádět dodatečně například podle časových značek řídicího signálu, detekovaných a vyhodnocovaných v pomocných obvodech a fixní rozhodovací úrovní.

Nedostatkem těchto řeěení je skutečnost, že při ztrátě řídicího signálu i na poměrně krátkou dobu dochází ke ztrátám cyklů a k nevratným fázovým posuvům, která sa v čase kumulují a způsobují tak trvale rostoucí odchylku časové stupnice.

Poněvadž obvody fázového závěsu na nosnou vlnu mohou současně využívat pouze jeden řídicí signál, je technická řeěení, která by splňovalo požadavek zálohování funkce využitím několika řídicích stanic, značně složité, přičemž ani přepínání řldieíeh signálů obecně nevylučuje již zmíněnou kumulaci fázové odchylky.

V důsledku fixní rozhodovací úrovně v detektorech časových značek je funkce zařízení i přesnost reprodukce časové stupnice silně závislé na poměru signálu k šumu a na úrovni řídicího signálu.

Týto nedostatky odstraňuje zapojení synchronizátoru elektronických hodin, opatřených vstupem pro řízení kmitočtu nebo fáze poskytovaných časových impulsů podle vynálezu, Jehoě podstata spočívá v tom, že vysokofrekvenční výstupy přijímačů řídicích časových signálů jsou spojeny s příslušnými vstupy sdruěovačs pro vysokofrekvenční signály, jehoě výstup je spojen se vstupem detektoru časovýeh značek, jehoě výstup je spojen jednak aa signálovým vstupem základního vzorkovacího detektoru s pamětí, jednak ee signálovým vstupem pomocného vzorkovacího detektoru s pamětí.

Výstup základního vzorkovacího detektoru s pamětí je spojen s prvním komparačním vstupem nepětového diskriminétoru a výstup pomocného vzorkovacího detektoru s pamětí je spojen s druhým komparačním vstupem nepilového diskriminétoru, jehoě ovládací výstup je spojen s řídicím vstupem elektronických hodin, přičemě jejich výstup pro časové impulsy je spojen ee vstupem zdroje vzorkovacích impulsů, jehoě výstup pro základní vzorkovací impuls je spojen s druhým vstupem základního vzorkovacího detektoru a pamětí a jehoě výstup pro pomocný vzorkovací impuls spoěděný vzhledem k základnímu vzorkovacímu impulsu je spojen e druhým vstupem pomocného vzorkovacího detektoru s paměti.

Výhoda napojení synchronizátoru elektronických hodin, opatřených vstupem pro řízení kmitočtu nebo fáze poskytovaných časových impulsů podle vynálezu spočívá v tom, ěs realizuje fázový závěs jejich oscilátoru na demodulované časové značky s periodou jedné sekundy.

Vzhledem k této dlouhé periodé nedochází ke ztrátě cyklu ani při poměrně dlouhodobém autonomním provozu elektronických hodin. Časová odchylka, kterou hodiny během tohoto autonomního provozu naakumulují, je po obnovení synchronizace postupně vyrovnána.

řřitom zpoždění pomocného vzorkovacího impulsu vzhledem k základnímu impulsu o časový interval delěí než časová značka zgjištuje že synchronní režim nastává při koincidenci základního vzorkovacího impulsu s počátkem relevantní hrany řídicí časové značky a časová stupnice je tedy definována s vysokou přesností.

Další výhodou zapojení synchronizátoru dle vynálezu je možnost sloučit libovolný počet řídicích signálů a k řízení hodin využívat jejich součet. Při výpadku jednotlivých řídicích stanic pak k neruáení synchronizace nemůže dojít.

Přesnost synchronizace činí v tomto případě několik milisekund, například na celém evropském kontinentě. Přitom je zapojení synchronizátoru podle vynálezu schopno spolehlivě synchronizovat elektronické hodiny i při velmi nepříznivých gumových poměrech, nebot jého napětový diskriminátor zpracovává relativní a nikoliv absolutní úrovně porovnávaných vstupních napětí.

Příklad zapojení synchronizátoru elektronických hodin opatřených vstupem pro řízení kmitočtu nebo fáze poskytovaných časových impulsů je uveden na výkrese, který představuje jeho bloková schéma.

Vysokofrekvenční výstupy ig, gg, N2 přijímačů £, g, g řídicích časových signálů jsou spojeny s příslušnými vstupy £1, £g, 4N sdružovače £ vysokofrekvenčních signálů, jehož výstup ££ je spojen se vstupem £1 detektoru £ časových značek, jehož výstup £g je spojen jednak se signálovým vstupem 61 základního vzorkovacího detektoru £ s pamětí, jednak se signálovým vstupem £1 pomocného vzorkovacího detektoru £ s pamětí, přičemž výstup 63 základního vzorkovacího detektoru g s pamětí je spojen s prvním komparačním vstupem gj. napětováho diskriminátoru g a výstup ££ pomocného vzorkovacího detektoru £ s pamětí je spojen s druhým komparačním vstupem gg napětováho diskriminátoru g, jehož ovládací výstup gg je spojen s řídicím vstupem £1 elektronických hodin £, jejichž výstup 2í P^ro časové impulsy je spojen se vstupem £1 zdroje £ vzorkovacích impulsů, jehož výstup gg pro základní vzorkovací impuls je spojen se vzorkovacím vstupem gg základního vzorkovacího detektoru g s pamětí, a jehož výstup 93 pro pomocný vzorkovací impuls je spojen s druhým vstupem 72 pomocného vzorkovacího detektoru s pamětí.

Funkce synchronizátoru spočívá v tom, že řídicí vysokofrekvenční signály z výstupů JLg, iít ež gg přijímačů £, g až g prvního, druhého až N-táho časového signálu, kde N 2 , je celá číslo, jsou vedeny na vstupy JJ., gg až £& sdružovače vysokofrekvenčních signálů £, v němž se tyto vysokofrekvenční signály lineárně sčítají a výsledný součtový signál je veden z výstupu ££ sdružovače £ na vstup £1 detektoru £ časových značek.

'foto prosté aečtení různých vysokofrekvenčních signálů je možné díky tomu, že všechny jejich časové značky jsou koherentní a jejich časové posuvy, v místě příjmu jsou zanedbatelné vzhledem k délce časové značky.

Z hlediska časových značek tedy nedochází k interferenci, naopak jednotlivé signály se navzájem podporují, výsledkem čehož je zlepšení poměru signálu k šumu. Modulační obálka výsledného sdruženého časového signálu snímaná z výstupu gg detektoru £ se přivádí na signálový vstup gj, základního vzorkovacího detektoru g s pamětí a na signálový vstup 71 pomocného vzorkovacího detektoru £ s pamětí.

V základním vzorkovacím detektoru g a paměti jemodulační obálka vzorkována základním vzorkovacím impulsem přiváděným na jeho vzorkovací vstup gg z výstupu 92 zdroje vzorkovacích impulsů £, v němž byl tento základní vzorkovací impuls odvozen z relevantní hra244474 4 ny časového impulsu přiváděného z výstupu 22 elektronických hodin 2 na vstup ££ zdroje vzorkovacích impulsů £.

Ve zdroji vzorkovacích impulsů J se vyrábí pomocný vzorkovací impuls zpožděný ze základním vzorkovacím impulsem o více než délku časové značky, který se z výstupu £2 zdroje vzorkovač/ch impulsů £ přivádí na vstup 72 pomocného vzorkovacího detektoru 2 s pamětí, kde slouží ke vzorkování modulační obálky sdruženého časového pignálu přiváděného na vstup 71 pomocného vzorkovacího detektoru s pamětí 2*

Výstupní signál základního vzorkovacího detektoru £ s pamětí je veden na první vstup 81 napěťového diskriminátoru £ a výstupní signál pomocného vzorkovacího detektoru 2 ⁸ pamětí je veden na druhý vstup 82 napětového diskriminátoru £, jehož výstupní signál snímaný z výstupu 83 je veden na řídicí vstup 21 elektronických hodin 2*

Tímto signálem je v elektronických hodinách 2 řízen jejich kmitočet nebo fáze. Základní kmitočtová odchylka oscilátoru elektronických hodin 2 a úrovně a polarita výstupního signálu napětového diskriminátoru £ jsou voleny tak, aby regulační smyčka dosáhla rovnovážného stavu v okamžiku, kdy základní vzorkovací impuls, tj. vztažná hrana časového impulsu řízených elektronických hodin 2> koinciduje s počátkem relevantní hrany časové značky modulační obálky sloučeného časového signálu na výstupu 52 detektoru £ časových značek.

Zapojení synchronizátoru elektronických hodin opatřených vstupem pro řízení kmitočtu nebo fáze poskytovaných časových impulsů podle vynálezu je možno s výhodou použít zejména pro řízení časových základen v seismologii, astronomii a kosmickém výzkumu, pro řízení spínacích hodin v energetice, průmyslu, výzkumu apod.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení synchronizátoru elektronických hodin opatřených vstupem pro řízení kmitočtu nebo fáze poskytovaných časových impulsů, vyznačené tím, že vysokofrekvenční výstupy (12, 22, N2) přijímačů (1,
2. 2, N) řídicích časových signálů jsou spojeny s příslušnými vstupy (41, 42, 4N) sdružovače (4 vysokofrekvenčních signálů, jehož výstup (44) je spojen se vstupem (51) detektoru (5 časových značek, jehož výstup (52) je spojen jednak se signálovým vstupem (či) základního vzorkovacího detektoru (6) s pamětí, jednak se signálovým vstupem (71) pomocného vzorkovacího detektoru (7> a pamětí, přičemž výstup (63) základního vzorkovacího detektoru (6) s pamětí je spojen s prvním komparačním vstupem (81) napělového diskriminátoru (8) a výstup (73) pomocného vzorkovacího detektoru (7) s pamětí ja spojen s druhým komparačním vstupem (82) napětového diskriminátoru (8), jehož ovládací výstup (83) je spojen s řídicím vstupem (31) elektronických hodin (3), jejichž výstup (32) pro časové impulsy je spojen se vstupem (91) zdroje (9) vzorkovacích impulsů, jehož výstup (92) pro základní vzorkovací impuls je spojen se vzorkovacím vstupem (62) základního vzorkovacího detektoru (6) s pamětí, a jehož výstup (93) pro pomocný vzorkovací impuls je spojen s druhým vstupem (72) pomocného vzorkovacího detektoru (7) s pamětí.