JPH0318775B2 - - Google Patents
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- JPH0318775B2 JPH0318775B2 JP59038683A JP3868384A JPH0318775B2 JP H0318775 B2 JPH0318775 B2 JP H0318775B2 JP 59038683 A JP59038683 A JP 59038683A JP 3868384 A JP3868384 A JP 3868384A JP H0318775 B2 JPH0318775 B2 JP H0318775B2
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- maser
- frequency
- δfm
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S1/00—Masers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the microwave range
- H01S1/06—Gaseous, i.e. beam masers
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- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、水素メーザ周波数標準器にかかわ
り、特に、水素メーザ発振周波数を水素原子の共
鳴周波数に一致させるため共振周波数を自動的に
調整する水素メーザの自動同調システムに関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a hydrogen maser frequency standard, and more particularly to an automatic tuning system for a hydrogen maser that automatically adjusts the resonant frequency to match the hydrogen maser oscillation frequency with the resonant frequency of hydrogen atoms. It is something.
水素メーザ周波数標準器は、周波数確度がセシ
ウム(Cs)原子ビーム周波数標準器より劣るが、
その周波数安定度は現用の周波数標準器の中で最
も優れている。そのため、VLBI(超長基線電波
干渉計)、深宇宙人工衛星の追跡用などの高安定
周波数信号源として必須の機器となつている。 Although the frequency accuracy of hydrogen maser frequency standards is inferior to that of cesium (Cs) atomic beam frequency standards,
Its frequency stability is the best among currently used frequency standards. Therefore, it has become an essential device as a highly stable frequency signal source for VLBI (Very Long Baseline Interferometer) and tracking of deep space satellites.
上記したような最先端技術分野では、水素メー
ザ周波数標準器(以下単に水素メーザという)の
周波数安定度が高い程測定精度が向上するため、
周波数安定度の向上が強く要望されている。 In the cutting-edge technology field mentioned above, the higher the frequency stability of the hydrogen maser frequency standard (hereinafter simply referred to as hydrogen maser), the higher the measurement accuracy.
There is a strong demand for improved frequency stability.
また、水素メーザ標準器の出力周波数の正確さ
も重要で、このため水素メーザ共振周波数の調整
が必要である。 Furthermore, the accuracy of the output frequency of the hydrogen maser standard is also important, and therefore the hydrogen maser resonance frequency must be adjusted.
以下、かかる水素メーザの概要および自動同調
システムと周波数安定度の問題について説明す
る。 Below, an overview of such a hydrogen maser, an automatic tuning system, and frequency stability issues will be explained.
第1図は水素メーザ本体を模式的に示したもの
で、1は水素分子が供給されている放電管、2は
放電管内の水素分子を解離し、水素原子とするた
めの放電用高周波発振器、3は解離された水素原
子の中からエネルギー準位の高い原子を選別する
ための準位選別マグネツト、4は水素ビーム流量
を調整するビーム・シヤツタ、5は注入された水
素原子を蓄積するための内面をテフロンで被膜し
た水素蓄積球、6は空胴共振器(系)、7は共振
器円筒、8は外周に温度制御用ヒータ8aを備え
ている共振器支持恒温槽、9は静磁場を与えるソ
レノイドコイル円筒、10は外部磁場の影響を遮
蔽するための磁気シールド、11は真空ベルジヤ
ーである。なお、12は共振周波数を微調するた
めのポスト、13は前記空胴共振器6内の発振出
力を取り出すためのループ、14はイオンポンプ
を示す。 Figure 1 schematically shows the main body of the hydrogen maser, where 1 is a discharge tube to which hydrogen molecules are supplied, 2 is a high-frequency oscillator for discharging to dissociate the hydrogen molecules in the discharge tube to form hydrogen atoms, 3 is a level selection magnet for selecting atoms with a high energy level from dissociated hydrogen atoms, 4 is a beam shutter for adjusting the hydrogen beam flow rate, and 5 is for accumulating the injected hydrogen atoms. A hydrogen storage sphere whose inner surface is coated with Teflon, 6 a cavity resonator (system), 7 a resonator cylinder, 8 a resonator support constant temperature bath equipped with a temperature control heater 8a on the outer periphery, and 9 a static magnetic field 10 is a magnetic shield for shielding the influence of an external magnetic field, and 11 is a vacuum bell gear. Note that 12 is a post for finely adjusting the resonance frequency, 13 is a loop for taking out the oscillation output within the cavity resonator 6, and 14 is an ion pump.
かかる構造からなる水素メーザの水素ビーム系
では準位選別マグネツト3により、水素原子のエ
ネルギー準位でF=0、mF=0、およびF=1、
mF=−1にある水素原子は発散し、F=1、mF
=0、mF=+1にある原子は水素蓄積球5内に
集束する。 In the hydrogen beam system of the hydrogen maser with such a structure, the level selection magnet 3 selects the energy levels of hydrogen atoms such as F=0, m F =0, and F=1.
The hydrogen atom at m F = -1 diverges, F = 1, m F
=0, the atoms at m F =+1 are focused in the hydrogen storage sphere 5.
水素蓄積球5内に注入された水素原子はその内
面のテフロン膜の壁と衝突を繰り返しながら約1
秒間近く水素蓄積球5内に留まり、空胴共振器6
内の電磁波の励振を受ける。 The hydrogen atoms injected into the hydrogen storage sphere 5 repeatedly collide with the Teflon membrane wall on the inner surface of the hydrogen storage sphere 5, and are
It remains in the hydrogen storage sphere 5 for nearly a second, and the cavity resonator 6
Receives electromagnetic wave excitation within.
標準周波数として利用されるエネルギー準位は
F=1、mF=0状態からF=0、mF=0に遷移
する周波数で、約1420405752Hz(標準周波数f0)
である。 The energy level used as the standard frequency is the frequency that transitions from the F = 1, m F = 0 state to F = 0, m F = 0, and is approximately 1420405752 Hz (standard frequency f 0 ).
It is.
いま、空胴共振器6の共振周波数fcがこの標準
周波数f0の近傍に調整されていると、水素蓄積球
5内のF=1、mF=0にある原子は空胴共振器
6内でf0に近い電磁波の励振を受け、エネルギー
準位の低いF=0、mF=0の状態に遷移する。
水素メーザはこのとき放射する電磁波によりメー
ザ発振周波数fmで自己発振を起す。このメーザ
発振周波数fmの出力はループ13から取り出さ
れる。 Now, if the resonant frequency fc of the cavity resonator 6 is adjusted to the vicinity of this standard frequency f 0 , the atoms at F = 1 and m F = 0 in the hydrogen storage sphere 5 will be in the cavity resonator 6. It is excited by an electromagnetic wave close to f 0 and transitions to the lower energy level F = 0, m F = 0.
The hydrogen maser causes self-oscillation at the maser oscillation frequency fm due to the electromagnetic waves it radiates at this time. The output of this maser oscillation frequency fm is taken out from the loop 13.
ところで、空胴共振器6の共振周波数fcと水素
原子の標準周波数f0が僅かでも異なつていると、
メーザ発振周波数fmは標準周波数f0よりシフト
したものとなる。 By the way, if the resonant frequency fc of the cavity resonator 6 and the standard frequency f0 of hydrogen atoms are even slightly different,
The maser oscillation frequency fm is shifted from the standard frequency f0 .
このシフトの周波数関係は、 fm−f0={Qc/Ql}(fc-f0) ………(1) となることが知られている。 It is known that the frequency relationship of this shift is fm−f 0 ={Qc/Ql}(fc−f 0 ) (1).
ここで、Qcは空胴共振器のQ値であり、Qlは
共鳴線のQ値である(共鳴スペクトラム周波数の
帯域を△fとするとQl=fm/△fで示される)。 Here, Qc is the Q value of the cavity resonator, and Ql is the Q value of the resonance line (assuming the resonance spectrum frequency band is Δf, it is expressed as Ql=fm/Δf).
したがつて、(fc−f0)が大きくなると(fm−
f0)すなわちメーザ発振周波数fmと標準周波数f0
のずれが大きくなり、メーザ発振周波数の正確さ
が失われ、水素ビーム量などの変動(すなわち、
水素原子同士の衝突数の変化に伴うQlの変動)
により周波数安定度も損なわれる。 Therefore, as (fc−f 0 ) increases, (fm−
f 0 ) i.e. maser oscillation frequency fm and standard frequency f 0
The deviation of
Changes in Ql due to changes in the number of collisions between hydrogen atoms)
This also impairs frequency stability.
例えばQc/Ql=5×10-5のとき、fm−f0/f0が
1×10-12程度に合わせるためには、fc−f0を約30
Hz以下に追い込む必要があり、共振周波数fcの設
定はきわめて厳密に行う必要がある。 For example, when Qc/Ql=5×10 -5 , in order to adjust fm−f 0 /f 0 to about 1×10 −12 , fc−f 0 should be set to about 30
Hz or less, and the resonant frequency fc must be set extremely strictly.
そのため、共振器円筒7は共振周波数Fcの温
度変化の小さいクリスタル・ガラス等を用い、か
つ、高精度の温度制御のもとで使用することによ
り共振周波数fcの変動を阻止する手段がとられて
いるが、当初、空胴共振器6の共振周波数fcとメ
ーザの標準周波数f0を一致させるために自動同調
装置が必要になる。 Therefore, measures are taken to prevent fluctuations in the resonant frequency fc by using crystal glass, etc., which has a small temperature change in the resonant frequency Fc, and by using the resonator cylinder 7 under highly accurate temperature control. However, an automatic tuning device is initially required to match the resonant frequency fc of the cavity resonator 6 with the standard frequency f0 of the maser.
第2図は、かかる厳密な周波数範囲内に空胴共
振器6の共振周波数を追い込む自動同調装置の概
要を示したもので、20は前記第1図で示した水
素メーザの量子系を示し、21は空胴共振器6の
共振周波数fcを微調するバラクタ・ダイオードで
ある。 FIG. 2 shows an outline of an automatic tuning device for driving the resonant frequency of the cavity resonator 6 within such a strict frequency range, and 20 indicates the quantum system of the hydrogen maser shown in FIG. 21 is a varactor diode that finely adjusts the resonant frequency fc of the cavity resonator 6.
また22は前記ビーム・シヤツタ4を開閉し、
水素蓄積球5内に注入する原子ビーム量を増減す
るためのドライブ回路を示す。 Further, 22 opens and closes the beam shutter 4;
A drive circuit for increasing and decreasing the amount of atomic beam injected into the hydrogen storage sphere 5 is shown.
一点鎖線で囲つた23はメーザ発振周波数fm
と位相同期した発振出力を取り出すためのPLL
(Phase Looked Loop)回路であつて、直流電
圧で発振周波数が制御される水晶発振器24、周
波数逓倍器25、周波数変換器(Mixer)26、
中間周波数増幅器27、位相検波器28、周波数
合成器29、及び直流増幅器30等から形成され
ている。 23 surrounded by a dashed line is the maser oscillation frequency fm
PLL to extract oscillation output phase-synchronized with
(Phase Looked Loop) circuit, which includes a crystal oscillator 24 whose oscillation frequency is controlled by a DC voltage, a frequency multiplier 25, a frequency converter (Mixer) 26,
It is formed from an intermediate frequency amplifier 27, a phase detector 28, a frequency synthesizer 29, a DC amplifier 30, and the like.
さらに、一点鎖線で囲つた31は自動同調制御
系を示し、この自動同調制御系31には、参照信
号を供給する基準発振器32、周波数混合器3
3、ビート周期測定器34、シーケンス制御部3
5、前記ドライブ回路22、及び、バラクタ・ダ
イオード21に対して制御信号を供給する制御信
号発生部36から形成されている。 Further, 31 surrounded by a dashed line indicates an automatic tuning control system, and this automatic tuning control system 31 includes a reference oscillator 32 that supplies a reference signal, a frequency mixer 3
3. Beat period measuring device 34, sequence control section 3
5. The drive circuit 22 and the control signal generating section 36 supplying control signals to the varactor diode 21.
なお、基準信号源32としては他のメーザ周波
数標準器、またはルビジウム、セシウム原子周波
数標準器や超高安定の水晶発振器を使用する。 Note that as the reference signal source 32, another maser frequency standard, a rubidium or cesium atomic frequency standard, or an ultra-highly stable crystal oscillator is used.
つぎに、この図の動作の概要を説明する。 Next, an overview of the operation in this figure will be explained.
量子系20におけるメーザ発振周波数fmが
1420405752Hzで発振している場合、PLL回路2
3において水晶発振器24の発振周波数を例えば
10MHzとすると、周波数逓倍器25において140
倍に逓倍することにより周波数変換器26から
fm−1400MHz=20405.752KHzの差信号が抽出で
きる。したがつて、周波数合成器29において水
晶発振器24の発振出力に基づいて20405.752K
Hzの信号を形成し、位相検出器28の出力が0と
なるように制御すると、水晶発振器26の発振周
波数(10MHz)はメーザ発振周波数fmに位相ロ
ツクされることになる。(実際の位相検波は
405.752KHzまたは5.752KHzで行う)。 The maser oscillation frequency fm in the quantum system 20 is
When oscillating at 1420405752Hz, PLL circuit 2
3, the oscillation frequency of the crystal oscillator 24 is set to
If it is 10MHz, the frequency multiplier 25 will have 140
From the frequency converter 26 by multiplying the
A difference signal of fm−1400MHz=20405.752KHz can be extracted. Therefore, the frequency synthesizer 29 generates 20405.752K based on the oscillation output of the crystal oscillator 24.
By forming a Hz signal and controlling the output of the phase detector 28 to be 0, the oscillation frequency (10 MHz) of the crystal oscillator 26 will be phase-locked to the maser oscillation frequency fm. (Actual phase detection is
(done at 405.752KHz or 5.752KHz).
一方、自動同調制御系31においてはメーザ発
振周波数fmが標準周波数f0となるように、つま
り前記第(1)式においてf0−fc=0となるように制
御する。 On the other hand, the automatic tuning control system 31 controls the maser oscillation frequency fm to be the standard frequency f 0 , that is, in the equation (1), f 0 -fc=0.
この制御方法の原理は圧力クエンチング法によ
つて行われている。 The principle of this control method is based on the pressure quenching method.
つまり、前記第(1)式においてf0=fcとなつてい
ればQc/Qlを変化した場合もfm=f0が成立する
ことを利用する。Qc(共鳴線のQ値)は水素ビー
ム量の増域を行い、水素原子同士の衝突による緩
和率を変えることにより変化することが知られて
いるので、水素ビーム量をビーム・シヤツタ4で
Hi(高)、L0(低)に切り換えたとき、メーザ発振
周波数fmが変化しないように共振周波数fcをバ
ラクタ・ダイオード21で調整するとfm=f0と
することができる。 In other words, if f 0 = fc in the above equation (1), fm = f 0 holds true even when Qc/Ql is changed. It is known that Qc (Q value of resonance line) changes by increasing the amount of hydrogen beam and changing the relaxation rate due to collisions between hydrogen atoms.
When switching between Hi (high) and L 0 (low), the resonant frequency fc is adjusted by the varactor diode 21 so that the maser oscillation frequency fm does not change, so that fm=f 0 .
第2図において、周波数変換器26、または中
間周波数増幅器27の出力周波数と、水晶発振器
または他の水素メーザ周波数標準器等からなる基
準発振器32の出力周波数は周波数混合器33に
入力され、その差信号周波数がビート周期測定器
34で計数される。 In FIG. 2, the output frequency of a frequency converter 26 or intermediate frequency amplifier 27 and the output frequency of a reference oscillator 32 consisting of a crystal oscillator or other hydrogen maser frequency standard are input to a frequency mixer 33, and the difference between them is input to a frequency mixer 33. The signal frequency is counted by a beat period meter 34.
ビート周期測定器34は例えば加減算(アツ
プ・ダウン)カウンタにより構成されており、シ
ーケンス制御器35から出力されるビーム・シヤ
ツタ4のHi、L0の切換信号に同期して加算及び
減算を行う。 The beat period measuring device 34 is composed of, for example, an addition/subtraction (up/down) counter, and performs addition and subtraction in synchronization with the Hi/L 0 switching signal of the beam shutter 4 output from the sequence controller 35.
したがつて、いま、水素ビーム量が増加(Hi)
したときのメーザ発振周波数fmHと基準発振器3
2の出力周波数frの差fmH−frをビート周期測定
器34で加算し、次に水素ビーム量が減少(L0)
した状態のメーザ発振周波数fmLと基準発振器3
2の出力周波数のfrの差fmL−frをビート周期測
定器34によつて計数した値を減算すると、fmH
−fmL=△fmが差信号(周期カウント差△fm′)
として検出される。そこで、この差信号△fmに
対応する制御信号によつて前記バラクタ・ダイオ
ード21の容量値を可変し、空胴共振器6の共振
周波数fcが標準周波数f0に接近するように制御す
ると水素ビーム量のHi、L0を1周期として漸次、
メーザ発振周波数fmが標準周波数f0に収斂する。
つまり、空胴共振器6の共振周波数fcを標準周波
数f0に近づけることにより、メーザ発振周波数
fmをほぼ標準周波数f0に一致させることができ
る。 Therefore, the amount of hydrogen beam is now increasing (Hi)
Maser oscillation frequency fm H and reference oscillator 3 when
The difference fm H −fr between the two output frequencies fr is added by the beat period measuring device 34, and then the amount of hydrogen beam decreases (L 0 ).
Maser oscillation frequency fm L and reference oscillator 3
By subtracting the difference in fr of the two output frequencies fm L - fr from the value counted by the beat period measuring device 34, we get fm H
−fm L = △fm is the difference signal (period count difference △fm′)
Detected as . Therefore, if the capacitance value of the varactor diode 21 is varied by a control signal corresponding to this difference signal Δfm, and the resonant frequency fc of the cavity resonator 6 is controlled to approach the standard frequency f0 , the hydrogen beam Gradually, with the quantity Hi, L 0 as one cycle,
The maser oscillation frequency fm converges to the standard frequency f0 .
In other words, by bringing the resonant frequency fc of the cavity resonator 6 closer to the standard frequency f0 , the maser oscillation frequency
fm can be made to approximately match the standard frequency f0 .
なお、水素ビーム量のHi、L0の切り換えはビ
ーム・シヤツタ4の開閉によつて行つたが、例え
ば水素放電管1に静磁場を加え、この静磁場の強
度を変え、放電強度を変化することにより水素原
子ビーム量の増減を行うようにしてもよい。 Note that the hydrogen beam amount was switched between Hi and L 0 by opening and closing the beam shutter 4, but for example, by applying a static magnetic field to the hydrogen discharge tube 1 and changing the strength of this static magnetic field, the discharge intensity can be changed. The amount of hydrogen atom beam may be increased or decreased accordingly.
ところで、かかる自動同調装置においては下記
のような問題点がある。 However, such an automatic tuning device has the following problems.
(1) 自動同調系のビート周期測定器34で、水素
ビーム量のHiまたはL0に対する周期カウント
数は約10桁であるのに対し、このHi、L0の周
期カウント差△fm′はきわめて小さく(例えば
5桁程度)、かつ共振器制御プロセスの収斂時
定数は、基準発振器として水素メーザ周波数標
準器を使用したときにも数時間、超高安定水晶
発振器を使用したときは一日以上必要である。
したがつて、自動同調プロセスにおいてフリツ
カノイズ等によつて制御シーケンスがわずかで
も狂うと、予期してないような大きなHi、L0
の周期カウント差が出力され、共振周波数fcが
大きく飛び、メーザ発振周波数fmが大きく乱
れ、かつ共振周波数fcが正常状態に戻るまでに
長時間を要するという問題がある。(1) With the automatic tuning system beat period measuring device 34, the period count number for Hi or L 0 of the hydrogen beam amount is approximately 10 digits, but the period count difference △fm' between Hi and L 0 is extremely small. The convergence time constant of the resonator control process is small (about 5 digits, for example), and requires several hours even when using a hydrogen maser frequency standard as the reference oscillator, and more than a day when using an ultra-high stability crystal oscillator. It is.
Therefore, if the control sequence is even slightly distorted due to flicker noise etc. in the automatic tuning process, unexpected large Hi, L 0
There is a problem in that a cycle count difference of is output, the resonant frequency fc jumps significantly, the maser oscillation frequency fm is greatly disturbed, and it takes a long time for the resonant frequency fc to return to its normal state.
この発明は、自動同調装置におけるかかる欠点
を解消するためになされたもので、ビート周期測
定器から検出された差信号を予め定められている
誤差判別設定値と比較し、差信号の適否を判断す
る機能及びその処理を行う制御回路を設けること
により、空胴共振器の同調制御が円滑に行われる
ようにしたメーザの自動同調システムを提供する
ものである。 This invention was made in order to eliminate such drawbacks in automatic tuning devices, and compares the difference signal detected from the beat period measuring device with a predetermined error discrimination setting value to determine whether the difference signal is appropriate. The present invention provides an automatic maser tuning system in which tuning control of a cavity resonator is smoothly performed by providing a function to perform this processing and a control circuit that performs the processing.
以下、この発明のメーザの自動同調システムに
ついてその一実施例を第3図に基づいて説明す
る。 An embodiment of the automatic maser tuning system of the present invention will be described below with reference to FIG.
この図において、第2図と同一機能を有するブ
ロツク図は同一符号とされている。35Aはマイ
クロプロセツサ等で構成されている制御回路を示
し、35Bはメモリ部、35Cはアラーム装置を
示す。前記制御回路35Aに外部から誤差設定値
△e(カウント数△e′)がキーボード等により入
力される。 In this figure, block diagrams having the same functions as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals. 35A represents a control circuit composed of a microprocessor, etc., 35B represents a memory section, and 35C represents an alarm device. An error setting value Δe (count number Δe') is inputted to the control circuit 35A from the outside using a keyboard or the like.
この発明の自動同調装置では上述したように機
械的シーケンス制御に代えて判断機能をもつ制御
回路35A、メモリ部35Bが設けられているの
で、制御回路35Aからのプログラムに従つて、
水素ビーム量をHi、L0に交互に切り換え、その
ときのメーザ発振周波数fmの差信号△fmをビー
ト周期測定器によつて検出(ビートカウント数△
fm′)したあと、その差信号△fm(カウント数△
fm′)と誤差設定値△e(カウント数△e′)とを比
較する。そして差信号△fm(カウント数△fm′)
が誤差設定値△e(カウント数△e′)より小さい
場合はメモリ部35Bに格納し、差信号△fm(カ
ウント数△fm′)に対応する制御信号によつて前
記バラクタ・ダイオード21の容量値を可変とす
る。 As described above, the automatic tuning device of the present invention is provided with a control circuit 35A having a judgment function and a memory section 35B in place of the mechanical sequence control, so that according to the program from the control circuit 35A,
The hydrogen beam amount is alternately switched between Hi and L 0 , and the difference signal △fm of the maser oscillation frequency fm at that time is detected by a beat period measuring device (beat count number △
fm′), then the difference signal △fm(number of counts △
fm') and the error setting value Δe (count number Δe'). and the difference signal △fm (number of counts △fm′)
If it is smaller than the error setting value △e (number of counts △e'), it is stored in the memory section 35B, and the capacitance of the varactor diode 21 is changed by a control signal corresponding to the difference signal △fm (number of counts △fm'). Make the value variable.
しかしながら、ビート周期測定器34から出力
された差信号△fmが誤差設定値△eより大きい
場合はこの測定値を捨て、メモリ部35Bにスト
アされている最新の差信号△f(M)(カウント数
△fm′(M))を出力するようにする。 However, if the difference signal Δfm output from the beat period measuring device 34 is larger than the error setting value Δe, this measured value is discarded and the latest difference signal Δf(M) (count The number △fm'(M)) is output.
したがつてフリツカノイズなどの影響によつて
異常な値の差信号△fm(カウント数△fm′)が出
力されたときでも、この値によつて共振周波数fc
が同調プロセスから外れた点に飛んで収斂状態を
大きく乱すという問題を解消することができる。 Therefore, even when a difference signal △fm (count number △fm′) with an abnormal value is output due to the influence of flicker noise, this value will adjust the resonant frequency fc.
It is possible to solve the problem that the signal jumps to a point outside the tuning process and greatly disturbs the convergence state.
なお、制御回路35A、メモリ部35B、ビー
ト周期測定器34、制御信号発生部36等は1個
のマイクロコンピユータとして形成できることは
いうまでもない。 It goes without saying that the control circuit 35A, memory section 35B, beat period measuring device 34, control signal generating section 36, etc. can be formed as one microcomputer.
第4図はこの発明のの自動同調システムのフロ
ーチヤートを示したものである。このフローチヤ
ートには、誤差設定値△e(カウント数△e′)よ
り大きな差信号△fm(カウント数△fm′)が連続
してN0回以上続くとアラーム装置35Cが駆動
され異常及び故障の発生を表示するプログラムも
付加されている。 FIG. 4 shows a flowchart of the automatic tuning system of the present invention. In this flowchart, if the difference signal △fm (number of counts △fm') larger than the error setting value △e (number of counts △e') continues N0 times or more, the alarm device 35C is activated and an abnormality occurs. A program that displays the occurrence of is also included.
したがつて、同調プロセスにおいてアラーム装
置が働いたときは、何らかの故障または異常状態
が発生したものと考えられるからこの点で装置を
再点検する。 Therefore, when the alarm device is activated during the tuning process, it is considered that some kind of failure or abnormal condition has occurred, and the device should be re-inspected at this point.
以上説明したように、この発明の水素メーザの
自動同調システムは、自動同調装置の制御回路に
差信号データに対する判断機能及びその処理機能
がプログラムされているため、自動同調プロセス
において発生し易い共振周波数の異常な飛び現象
を未然に防止することができ、同調プロセスの収
斂時間を短縮することができるという大きな効果
が得られる。 As explained above, in the hydrogen maser automatic tuning system of the present invention, since the control circuit of the automatic tuning device is programmed with the judgment function and its processing function for difference signal data, the resonance frequency that is likely to occur in the automatic tuning process is This has the great effect of being able to prevent abnormal jump phenomena and shortening the convergence time of the tuning process.
第1図は水素メーザの基本的な原理を説明する
ための模式図、第2図はメーザ発振周波数でロツ
クされるPLL回路と、自動同調装置の回路を説
明するためのブロツク図、第3図はこの発明の一
実施例を示す自動同調装置のブロツク図、第4図
はこの発明の自動同調装置において差信号(△
fm)の判断、及び処理を示すフローチヤートで
ある。
図中、1は放電管、2は高周波発振器、3は準
位選別マグネツト、4はビームシヤツタ、5は水
素蓄積球、6は空胴共振器(系)、21はバラク
タ・ダイオード、32は基準発振器、33は周波
数混合器、34はビート周期測定器、35Aは制
御回路、35Bはメモリ部、35Cはアラーム装
置、36は制御信号発生部を示す。
Figure 1 is a schematic diagram to explain the basic principle of a hydrogen maser, Figure 2 is a block diagram to explain the PLL circuit locked at the maser oscillation frequency and the automatic tuning device circuit, and Figure 3. 4 is a block diagram of an automatic tuning device showing an embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows a difference signal (△
This is a flowchart showing the judgment and processing of fm). In the figure, 1 is a discharge tube, 2 is a high-frequency oscillator, 3 is a level selection magnet, 4 is a beam shutter, 5 is a hydrogen storage bulb, 6 is a cavity resonator (system), 21 is a varactor diode, and 32 is a reference oscillator. , 33 is a frequency mixer, 34 is a beat period measuring device, 35A is a control circuit, 35B is a memory section, 35C is an alarm device, and 36 is a control signal generator.
Claims (1)
素原子の流量を予め定められた時間間隔で交互に
2つのレベルにわたつて変化させる手段と;前記
2つのレベルに対応したメーザ発振周波数
(fmH、fmL)を発振する前記水素蓄積球を含む水
素メーザ共振器系と;前記2つのメーザ発振周波
数(fmH、fmL)の差信号(Δfm)を検知する検
知手段と;該検知手段により得られた前記差信号
(Δfm)を記憶する記憶手段と;前記記憶手段に
記憶された前記差信号(Δfm)と予め設定され
た誤差設定値(Δe)とを比較し、Δfm<Δeのと
きは前記記憶手段に記憶された前記差信号
(Δfm)の値をそのまま選択し、Δfm>Δeのとき
は前記差信号(Δfm)の直前に前記記憶手段に
記憶されていた差信号の値を選択して出力する判
定手段と;該判定手段の出力信号により時間の経
過とともに前記水素メーザ共振器系の前記メーザ
発振周波数の前記差信号(Δfm)が0に近づく
ように制御する制御手段と、前記水素メーザ共振
器系からの信号を受領して標準周波数を出力する
信号出力系とを備えた水素メーザの自動同調シス
テム。 2 前記2つのレベルにわたつて変化させる手段
が、水素放電管と該水素放電管に加える静磁場の
強度を変化させる手段により、水素原子の流量を
制御するようにしたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の水素メーザの自動同調システ
ム。 3 前記判定手段が、計数回路を具備し該計数回
路が差信号(Δfm)>誤差設定値(Δe)の状態を
連続N回計数した値になつたとき警報信号を出力
することを特徴とする特許請求の範囲第1項,ま
たは第2項記載の水素メーザの自動同調システ
ム。[Scope of Claims] 1. means for alternating the flow rate of effective hydrogen atoms focused on the hydrogen storage sphere of the hydrogen maser over two levels at predetermined time intervals; a hydrogen maser resonator system including the hydrogen storage sphere that oscillates at maser oscillation frequencies (fm H , fm L ); and a detection means for detecting a difference signal (Δfm) between the two maser oscillation frequencies (fm H , fm L ). and; storage means for storing the difference signal (Δfm) obtained by the detection means; and comparing the difference signal (Δfm) stored in the storage means with a preset error setting value (Δe). , when Δfm<Δe, the value of the difference signal (Δfm) stored in the storage means is selected as is, and when Δfm>Δe, the value of the difference signal (Δfm) stored in the storage means immediately before is selected. determining means for selecting and outputting a value of a difference signal; controlling the difference signal (Δfm) of the maser oscillation frequency of the hydrogen maser resonator system to approach 0 as time passes by the output signal of the determining means; and a signal output system that receives a signal from the hydrogen maser resonator system and outputs a standard frequency. 2. A patent claim characterized in that the means for changing between the two levels controls the flow rate of hydrogen atoms by means of changing the strength of a hydrogen discharge tube and a static magnetic field applied to the hydrogen discharge tube. An automatic tuning system for a hydrogen maser according to item 1. 3. The determining means includes a counting circuit, and outputs an alarm signal when the counting circuit reaches a value obtained by counting the difference signal (Δfm)>error set value (Δe) N times in a row. An automatic tuning system for a hydrogen maser according to claim 1 or 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59038683A JPS60183781A (en) | 1984-03-02 | 1984-03-02 | Automatic tuning system for hydrogen maser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59038683A JPS60183781A (en) | 1984-03-02 | 1984-03-02 | Automatic tuning system for hydrogen maser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60183781A JPS60183781A (en) | 1985-09-19 |
| JPH0318775B2 true JPH0318775B2 (en) | 1991-03-13 |
Family
ID=12532084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59038683A Granted JPS60183781A (en) | 1984-03-02 | 1984-03-02 | Automatic tuning system for hydrogen maser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60183781A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0667905U (en) * | 1993-03-01 | 1994-09-22 | 日本車輌製造株式会社 | Hydraulic circuit of travel motor |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55107341A (en) * | 1979-02-08 | 1980-08-18 | Seiko Epson Corp | Standard unit of atomic frequency |
-
1984
- 1984-03-02 JP JP59038683A patent/JPS60183781A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60183781A (en) | 1985-09-19 |
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