Details

Целью работы является создание преобразователя частоты на основе волноводного тракта для КСЧ–РГЯ. Работа проведена на базе АО «Обуховский завод» в лаборатории бортовых систем синхронизации и времени. В новой схеме квантового стандарта частоты на основе рубидиевой газовой ячейки (КСЧ–РГЯ) предлагается использование преобразователя частоты (ПЧ), разработанного на основе волноводного тракта формированием выходной частоты 6836,686 МГц и непосредственно прямым вводом сигнала сверхвысокой частоты (СВЧ) в квантовый дискриминатор КСЧ. Разработана новая схема ПЧ с умножительным диодом (генератором гармоник), установленным непосредственно в волноводном тракте. В работе проведены расчёты каскада усилителя мощности, моделирование ПЧ с волноводным трактом в программном обеспечении Multisim 14 и CST Studio. Кроме этого, проведено изготовление макета и проверка функционирования ПЧ, сопоставление результатов моделирования и натурных экспериментов. В конце проведена проверка функционирования КСЧ–РГЯ с новым ПЧ. Зафиксировано улучшение основных метрологических характеристик (нестабильности частоты выходного сигнала) на 15% по сравнению с предыдущей конструкцией КСЧ–РГЯ. Такая конфигурация упрощает процесс настройки на конкретную частоту, позволяя проводить её напрямую, что улучшает прецизионные характеристики КСЧ–РГЯ. В работе использовалось программное обеспечение Multisim 14 и CST Studio.

The aim of the work is to create a frequency converter based on a waveguide path for the QFS-RGY. The work was carried out at the Obukhov Plant in the laboratory of onboard synchronization and time systems. In the new circuit of the quantum frequency standard based on a rubidium gas cell (QFS-RGY), it is proposed to use a frequency converter (FC), developed on the basis of a waveguide path by forming an output frequency of 6836.686 MHz and directly inputting an ultra-high frequency (UHF) signal into the QFS quantum discriminator. A new FC circuit with a multiplier diode (harmonic generator) installed directly in the waveguide path has been developed. The work includes calculations of the power amplifier cascade, modeling of the FC with a waveguide path in the Multisim 14 and CST Studio software. In addition, the FC was manufactured and tested, and the results of modeling and full-scale experiments were compared. At the end, the operation of the QFS-RGY with the new IF was tested. An improvement in the main metrological characteristics (output signal frequency instability) by 15% was recorded compared to the previous design of the QFS-RGY. This configuration simplifies the process of tuning to a specific frequency, allowing it to be carried out directly, which improves the precision characteristics of the QFS-RGY. The work used the software Multisim 14 and CST Studio.