Современная электроника №1/2024

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 32 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2024 Сердцем кварцевого генератора является кварцевый резонатор . Это изготовленная особым образом пла - стина кварца , на которую с двух сто - рон нанесены электроды . Она является высокодобротным механическим резо - натором , а благодаря пьезоэффекту его становится возможно связать с элек - трической схемой . В результате чего получается автогенератор . Кварцевый резонатор – высокостабильный компо - нент , однако с ужесточением требова - ний , предъявляемых к стабильности частоты , становится необходимо при - нимать дополнительные меры стаби - лизации , направленные на увеличение стабильности генераторов к влиянию внешних воздействий . Основу рубидиевого генератора составляет рубидиевая ячейка – сте - клянная колба , заполненная парами Современные кварцевые и рубидиевые генераторы В качестве источников опорной частоты в телекоммуникационной аппаратуре чаще всего используются рубидиевые или прецизионные кварцевые генераторы . Каждый из этих типов генераторов обладает своими достоинствами и недостатками , при этом их стабильности могут быть вполне сопоставимы в конечном итоге . Для начала давайте немного разберёмся в их внутреннем устройстве . Юрий Иванов ( компания МОРИОН ) Рис . 1. Зависимость частоты от температуры для разных видов кварцевых генераторов . изотопа рубидия , которая находится внутри микроволновой камеры со сте - клянными окнами с двух сторон . Она просвечивается рубидиевой лампой , а прошедший свет фиксируется фото - приёмником с другой стороны камеры . При этом на камеру подаётся модули - рованный сигнал от опорного источ - ника ( кварцевого генератора ). Таким образом , можно точно совместить микроволновый сигнал с резонансной частотой рубидия , так как оптическое поглощение газа рубидия изменяется на резонансной частоте . Стабильность частоты при этом определяется ста - бильностью атомной линии рубидия . Стабильность частоты И для кварцевого , и для рубидие - вого генератора основной параметр – стабильность частоты , она зависит от многих факторов . Чаще всего стабиль - ность выражается в долях отклонения от номинальной ( первоначальной ) частоты . Так , относительное измене - ние частоты y выражается как , где f – измеренное значение частоты , f 0 – номинальное ( или первоначальное ) значение частоты . Давайте посмотрим влияние неко - торых внешних факторов на стабиль - ность частоты для этих типов гене - раторов . Начнём с температурной стабильности . Частота кварцевого резонатора даже с учётом применения специальных срезов ( например , AT) изменяется на десятки ppm (parts per million, 10 –6 ) при изменении температуры в широ - ких интервалах . С целью повышения стабильности кварцевые генераторы могут включать электрические цепи , компенсирующие это изменение часто - ты – термокомпенсированные кварце - вые генераторы ( ТККГ , TCXO). Либо же содержать в себе термостат , поддер - живающий постоянную температуру , внутрь которого размещают резона - тор и другие чувствительные к изме - нению температуры элементы – термо - статированные кварцевые генераторы ( ТСКГ , OCXO). Термостатированные кварцевые генераторы могут обеспе - чить стабильность от единиц 10 –9 до единиц 10 –11 . Таким генераторам нуж - но время после включения для нагре - ва термостата и выхода на рабочий режим . В самых прецизионных гене - раторах применяется двойное термо - статирование , что влечёт за собой уве - личение их габаритов и потребления , зато на выходе получается практиче - ски нивелировать влияние температу - ры . При испытаниях таких генераторов приходится уже устранять влияние ста - рения резонатора ( о чём пойдёт речь ниже ), проводя несколько циклов и вычитая линейный дрейф . На рис . 1 представлены типовые графики тем - пературной стабильности в интерва - ле температур . Стабильность частоты рубидие - вой ячейки также сильно зависит от изменения температуры . Для уменьше - ния влияния применяется термоком - пенсация , что позволяет достичь еди - ниц 10 –10 и даже чуть ниже . При этом если для термостатированного кварце - вого генератора справедливо , что при работе в более узком температурном интервале температурная нестабиль - ность пропорционально уменьшается , то для термокомпенсированного руби - диевого генератора это не работает . На небольшом интервале вполне можно получить полное изменение частоты в рамках нормы во всём интервале . Для наглядности можно сравнить графики ТСКГ и ТККГ на рис . 1. Следующим типом стабильности является долговременная , т . е . зависи - мость частоты времени при длитель - ных интервалах наблюдения . Как уже упоминалось , в кварцевых генераторах происходят изменения частоты колебаний резонатора со вре - менем . Частота колебаний резонатора напрямую связана с его толщиной –