Пути повышения точности системы

Среди источников погрешности стабилизации частоты преобладают два: погрешности СД (куда входит и погрешность формирования тестового сигнала) и погрешности, связанные с паразитными явлениями на частоте пробной девиации. Для снижения СД погрешностей необходимо улучшать качество и стабильность сигнала пробной девиации, подаваемого на ПЭМ, и улучшать СД. Эти задачи до определенных границ решаются достаточно просто. Здесь важно обоснованно сформулировать требования к соответствующим элементам (генератору и СД).

Суть метода экспериментального определения требований состоит в том, что ухудшить систему гораздо проще, чем улучшить, и зафиксировать результат при этом также легче. Следует сравнить две идентичные системы, в одной из которых параметры остаются без изменения, а в другой — изменяются на заданную величину. Для исключения случайной зависимости этой величины изменения следует повторить многократно.

Для того чтобы установить, например, верхнюю допустимую величину нестабильности частоты пробного сигнала, достаточно определить зависимость сдвига частоты от величины приращения амплитуды. На полученный коэффициент следует разделить допустимую величину погрешности частоты от этого параметра. То же самое относится к допустимой нестабильности частоты этого сигнала, допустимому коэффициенту гармоник, допустимому дрейфу СД и т. д.

Снижение коэффициента гармоник для удовлетворения сформулированных требований может быть, например, осуществлено дополнительным фильтром. Повышение стабильности амплитуды может быть достигнуто повышением стабильности опорного напряжения, служащего для формирования этого сигнала, или стабилизацией непосредственно этого сигнала (например, системой АРУ).

Для подавления смещения СД в корне предлагается метод модуляциидемодуляции (МДМ). Метод состоит в отключении входа усиливающего тракта на короткое время от сигнала. За это время сигнал на выходе тракта устанавливается на некотором уровне, который определяется всеми паразитными явлениями тракта. Величина этого сигнала запоминается на УВХ и вычитается из выходного сигнала синхронного детектора, обеспечивая этим нулевой сигнал на выходе тракта при нулевом сигнале на входе избирательного усилителя.

Частота следования сигнала МДМ не должна быть кратной рабочей частоте СД, скважность (отношение периода к длительности) может быть существенно больше единицы (20… 1000), что определяется условиями качественной работы УВХ.

Второй вариант — отключение или блокирование генератора пробной девиации (рис. 14.6). Этот вариант имеет то преимущество, что сохраняется весь тракт фотоприемника, поэтому измерены и скомпенсированы будут также смещения, связанные с дрейфом фотоприемника и его усилительного каскада.

Рис. 14.6. Функциональная схема канала с компенсацией дрейфа.

синхронного детектора (частота не кратна частоте синхронного детектора) Борьба с паразитными когерентными явлениями тракта более трудна, поскольку эти сдвиги также исчезают при отключении сигнала пробной девиации, и они не могут быть измерены и скомпенсированы. Один из существенных факторов такого сдвига — зависимость мощности излучения второго лазера (см. рис. 14.1) от его частоты (г. е. от напряжения ПЭМ). Для устранения этой зависимости можно предложить использование внешней ячейки. Если вынести встроенную ячейку почему-либо нс удастся, можно се оставить, добавив внешнюю ячейку как дополнительный элемент. В этом случае необходимо либо дополнительно стабилизировать мощность второго лазера, либо измерять ее и учитывать при обработке сигнала, что гораздо легче в цифровом варианте. Можно также модулировать частоту пробного сигнала, обеспечивая автоматическую настройку фазы СД. Итак, цифровое управление предпочтительно по многим причинам.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

• 1. Для чего предназначен и как работает (по структурной схеме) спектрометр сверхточного разрешения? Какие подсистемы можно выделить в структурной схеме?
• 2. Каковы особенности системы АПЧ по первой гармонике в СТС (частные технические требования, параметры и их соотношения)?
• 3. Перечислите и опишите различия режимов спектрометра и стандарта частоты. Могут ли эти режимы реализоваться одновременно на одной системе, и если да, то каким образом? Что для этого требуется?
• 4. Перечислите и опишите пути повышения точности СТС.