Введение
ГЛАВА 1 Амплитудные и частотные характеристики квантового водородного дискриминатора 14
1.1 Физические принципы работы пассивного водородного стандарта частоты 14
1.1.1 Квантовый водородный дискриминатор и стандарт частоты па его основе 15
1.1.2 Существующее решение уравнений квантового дискриминатора в приближении «стационарного режима».. 24
1.2 Исследование характеристик квантового дискриминатора в широком диапазоне мощности сигнала возбуждения 28
1.2.1 Верификация амплитудных характеристик, полученных в приближении «стационарного режима» 29
1.2.2 Экспериментальное исследование формы спектральной линии в зависимости от мощности сигнала возбуждения 31
1.2.3 Модель резонансного воздействия сильного поля на квантовый дискриминатор 35
1.2.4 Анализ сдвигов частоты квантового дискриминатора... 44
1.2.4.1 Затягивание частоты резонатором - нормальный и аномальный режимы 44
1.2.4.2 Зависимость от мощности сигнала возбуждения 49
1.3 Выводы 53
ГЛАВА 2 Оптимизация системы формирования пучка атомарного водорода 55
2.1 Исследование стабильности очистителя молекулярного водорода 56
2.1.1 Очиститель молекулярного водорода в составе квантового дискриминатора 56
2.1.2 Причины неидеальной проницаемости никелевых мембран 58
2.1.3 Квазиравновесная модель очистителя 60
2.1.4 Неравновесная модель очистителя 64
2.1.5 Усовершенствование технологии изготовления 68
2.2 Надежность источника атомарного водорода 70
2.2.1 Исследование поверхности разрядной колбы 71
2.2.2 Факторы физического разрушения разрядной колбы . 76
2.2.3 Физика плазмы ВЧ-разряда низкого давления 78
2.2.4 Электретный механизм деградации разрядной колбы . 82
2.3 Оптимизация магнитной сортирующей системы 84
2.4 Выводы 91
ГЛАВА 3 Исследование СВЧ-резонатора с помощью численного электродинамического моделирования 93
3.1 Возможности компьютерного моделирования 94
3.2 Изменение добротности СВЧ-резонатора при миниатюризации конструкции 95
3.3 Влияние перемещения накопительной колбы на изменение частоты СВЧ-резонатора 101
3.3.1 Изучение СВЧ-поля в резонаторе методом возмущений... 101
3.3.2 Сдвиг частоты резонатора в зависимости от параметров смещения колбы 103
3.4 Коэффициенты отражения и поглощения при передаче мощности через СВЧ-резонатор с потерями 106
3.4.1 Постановка задачи 106
3.4.2 Коэффициенты связи с резонатором - 108
3.4.3 Результаты моделирования резонатора с двумя разными петлями 111
3.5 Выводы 113
ГЛАВА 4 Исследование системы автоматической подстройки частоты СВЧ-резонатора 115
4.1 Точность настройки резонатора методом фазовой модуляции сигнала возбуждения 116
4.1.1 Искажение спектра сигнала возбуждения 118
4.1.2 Асимметрия резонансной кривой резонатора 121
4.1.3 Влияние длины СВЧ-кабелей связи с резонатором 126
4.2 Добротность цилиндрического СВЧ-резонатора при электронной перестройке его частоты 128
4.2.1 Модель однократного рассеяния от петли-антенны 129
4.2.2 Перестраиваемый рассеиватель — учет киральности петли 135
4.2.3 Особенность резонатора магнетронного типа 140
4.3 Выводы 141
ГЛАВА 5 Исследование нестабильности частоты выходного сигнала пассивного водородного стандарта частоты 143
5.1 Анализ кратковременной нестабильности частоты, обусловленной тепловыми шумами квантового дискриминатора и приемника 143
5.1.1 Общие принципы 143
5.1.2 Оптимизация коэффициентов связи резонатора с нагрузкой 146
5.2 Оценка кратковременной нестабильности частоты по отношению сигнал/шум на выходе селективного усилителя 149
5.2.1 Влияние времени накопления атомов водорода на нестабильность частоты 151
5.2.2 Нестабильность частоты в зависимости от мощности сигнала возбуждения 152
5.3 Анализ достижимой кратковременной нестабильности частоты и ее связь с миниатюризацией конструкции 155
5.4 Исследование долговременной нестабильности частоты 157
5.4.1 Температурная чувствительность стандарта частоты, обусловленная влиянием квантового дискриминатора 159
5.4.2 Фликкер-шум электронной перестройки частоты СВЧ-резонатора 165
5.4.3 Дрейф частоты выходного сигнала 169
5.5 Выводы 172
ГЛАВА 6 Практическая реализация малогабаритных квантовых дискриминаторов 174
6.1 Базовая конструкция 41-76 174
6.2 41-86, работающий в жестких условиях эксплуатации 175
6.3 Ч1-76А 176
6.4 41-91 178
6.5 Дискриминатор для стандарта частоты космического применения 180
6.6 Выводы 183
Заключение 184
