Генераторы рубидиевые Р-201А предназначены для использования в качестве встроенной высокостабильной меры частоты в средствах измерения, в системах навигации, радиосвязи, в телекоммуникационных сетях.

Генераторы Р-201А, Р-201Б, Р-201В отличаются друг от друга техническими характеристиками.

Принцип действия прибора - автоматическая подстройка частоты (АПЧ) кварцевого генератора к значению частоты, определяемому линией двойного радиооптического резонанса атомов изотопа рубидия-87 (Rb⁸⁷). При этом кратковременная стабильность частоты выходного сигнала определяется, в основном, стабильностью кварцевого генератора за времена усреднения от 0,1 до 10 с. Долговременная нестабильность частоты, характеризуемая систематическим изменением частоты опорного генератора за один месяц, становится сравнима со стабильностью частоты перехода атомов Rb⁸⁷ и реализуется на уровне (1-4)·10^-11. Это на 2-3 порядка лучше, чем у «свободного (неуправляемого)» кварцевого генератора.

 

Сигнал кварцевого генератора с частотой 10 МГц поступает в высокочастотную часть системы автоматической подстройки частоты, где происходит его низкочастотная фазовая модуляция, умножение до частоты 60 МГц, и смешение его с сигналом синтезатора частоты fcинт. Сигнал с частотой (60 МГц ± fcинт) поступает в рубидиевый дискриминатор, где происходит дальнейшее умножение частоты до значения fумн, близкого к частоте перехода атомов рубидия в основном энергетическом состоянии-f0. При совпадении частоты fумн с частотой f0 в дискриминаторе выделяется сигнал U(t) с частотой, кратной частоте фазовой модуляции. Напряжение первой гармоники этого сигнала UΩ(t) пропорционально расстройке частот (fумн– f0), а фаза несет информацию о знаке разности (fумн–f0). Сигнал дискриминатора UΩ(t) поступает в низкочастотную часть системы автоматической подстройки частоты, где формируется напряжение Uупр, управляющее частотой кварцевого генератора. В режиме подстройки частота кварцевого генератора такова, что fумн≈ f0, напряжение UΩ(t) минимально, а напряжение второй гармоники сигнала U2Ω(t) максимально.

 

Усилитель 10 МГц, синтезатор частоты 5,31746 МГц и умножитель частоты 10 МГц - 60 МГц образуют высокочастотную часть системы АПЧ.

 

Усилитель предварительный, усилитель селективный 122 Гц, модулятор 122 Гц, синхронный детектор и интегратор образуют низкочастотную часть системы АПЧ.

 

Усилитель предварительный и схема поиска обеспечивают автоматический поиск и захват частоты кварцевого генератора по сигналу атомного резонанса при включении прибора.

 

Схема управления поджигом лампы предназначена для управления режимами работы источника света в рубидиевом дискриминаторе.

 

Технические характеристики Р-201А

• Номинальное значение частоты выходного сигнала синусоидальной формы 10 МГц.
• Номинальное значение частоты выходного сигнала прямоугольной формы 5 МГц.
• Основная относительная погрешность меры по частоте не должна выходить за пределы:
  при выпуске ±2·10^-11;
  в межповерочный интервал 1 год :
  для варианта Р-201А ±1,2·10^-10;
  для варианта Р-201Б ±2,4·10^-10;
  для варианта Р-201В ±4,8·10^-10.
   
• Относительная погрешность воспроизведения частоты от включения к включению (через 8 ч после включения) не более 1·10^-11.
• Систематическое относительное изменение частоты за 1 месяц (через 36 ч непрерывной работы после включения) не должно выходить за пределы:
  для варианта Р-201А +1·10^-11;
  для варианта Р-201Б +2·10^-11;
  для варианта Р-201В +4·10^-11.
   
• Среднеквадратическое относительное двухвыборочное отклонение частоты не должно быть более:
  за время усреднения 1 с:
  для варианта Р-201А 1·10^-11;
  для варианта Р-201Б 1·10^-11;
  для варианта Р-201В 2·10^-11;
  за время усреднения 10 с:
  для варианта Р-201А 5·10^-12;
  для варианта Р-201Б 5·10^-12;
  для варианта Р-201В 1·10^-11;
  за время усреднения 100 с:
  для варианта Р-201А 2·10^-12;
  для варианта Р-201Б 2·10^-12;
  для варианта Р-201В 4·10^-12;
   
• Среднеквадратическое относительное двухвыборочное отклонение частоты за время усреднения 1 сутки не должно быть более:
  для варианта Р-201А 3·10^-12;
  для варианта Р-201Б 3·10^-12;
  для варианта Р-201В 3·10^-12.
   
• Относительное изменение частоты выходного сигнала при изменении температуры окружающей среды от минус 10 до плюс 50 градусов не более ±1,5 ·10^-10.
• Относительное изменение частоты выходного сигнала при изменении напряжения питания от 22 до 30 В не более ±2·10^-11.
• Относительное изменение частоты выходного сигнала при изменении ориентации прибора относительно направления магнитного поля Земли не более ±3·10^-11.
• Диапазон коррекции частоты выходного сигнала потенциометрами «частота грубо» и «частота точно» не менее 2·10^-11.
• Диапазон перестройки частоты выходного сигнала внешним постоянным напряжением от 0 до плюс 5 В не менее 2·10^-9.
• Среднеквадратическое значение напряжения выходного сигнала 10 МГц на подключенной нагрузке (50±2) Ом (1,0±0,2) В.
• Напряжение выходного сигнала 5 МГц на нагрузке (50±2) Ом должно соответствовать стандартным уровням TTL.
• Время установления значения относительной погрешности по частоте выходного сигнала в пределах +1·10^-9 не более 12 мин.
• Подавление гармонических cоcтавляющих в спектре выходного сигнала 10 МГц не менее 30 дБ.
• Спектральная плотность мощности фазовых шумов в одной боковой полосе спектра выходного сигнала 10 МГц не должна быть более:
  при отстройке на 10 Гц минус 100 дБ/Гц;
  при отстройке на 100 Гц минус 130 дБ/Гц;
  при отстройке на 1 кГц минус 150 дБ/Гц;
  при отстройке на 10 кГц минус 150 дБ/Гц.
   
• Прибор должен обеспечивать наличие электрического сигнала с уровнем постоянного напряжения (3,3±0,5) В на контакте «отказ» в случае выхода прибора из режима автоподстройки.
• Прибор должен обеспечивать наличие электрического сигнала с уровнем постоянного напряжением (3,3±0,5) В на контакте «работа» при нормальной работе прибора.
• Прибор должен допускать непрерывную круглосуточную работу в рабочих условиях применения при сохранении своих технических характеристик

Прибор сертифицирован (сертификат об утверждении типа средств измерений РОСС RU.АЯ74ДО3221).

Средняя наработка на отказ не менее 40 000 ч.
Питание от источника постоянного тока:
напряжением (24⁺⁶-2) В;
пульсациями не более 100 мВ.
Средняя мощность, потребляемая прибором от источника питания при номинальном напряжении должна быть не более:
в режиме прогрева 55 Вт;
в установившемся режиме 12 Вт.
Габаритные размеры прибора 230х170х120 мм.
Масса прибора 2 кг.