Синхронизация управления коммутационными элементами

3.4.1 Основные определения.

Синхронизация – это процедура установления соответствия между характерными точками процессов, происходящих в различных точках пространства. Носителями сообщений синхронизации являются шкалы синхронизации – непрерывные последовательности импульсов определенного вида. Характерными точками в этом случае являются значения формы импульсов (например, точка наибольшей крутизны переднего фронта, точка равенства нулю первой производной огибающей формы импульса, точка равенства нулю второй производной огибающей формы импульса и т.п.).

В том случае, когда импульсы шкалы синхронизации оцифрованы параметрами времени, шкала синхронизации становится шкалой времени.

В ХIX веке во многих странах существовали обсерватории, на которых велись наблюдения с целью определения времени. Международная конференция по координации времени, проходившая в Вашингтоне в 1884 г., рекомендовала, чтобы меридиан Гринвича, в Великобритании, был принят в качестве отсчетного меридиана при всех измерениях долготы и времени [1, 2]. При этом было принято, что Земной шар делится на пояса по 15 градусов, каждому из которых приписывается эталонное время, отличающееся на целое число часов от среднего солнечного времени на гринвичском меридиане. В 1928 г. III-ья Генеральная ассамблея Международного астрономического союза, состоявшаяся в Лейдене, Нидерланды, рекомендовала применить термин “всемирное время” – UT, обозначающее среднее солнечное время по Гринвичу с отсчетом от полуночи.

Сезонные и суточные изменения времени до величин в десятки мс привели к введению трех систем всемирного времени: UT0 – представляет собой непосредственно наблюдаемое время; UT1 – время UT0  со введенными поправками на положение полюсов (суточные изменения); UT2 – время со введенными поправками на сезонные изменения скорости вращения Земли.

Однако неравномерность годичных циклов определила непригодность шкалы UT в качестве основы для отсчета времени – синхронизации. Поэтому была введена шкала ЕТ, независящая от сезонных изменений. Однако работы по созданию атомных часов (первые опыты по использованию линии поглощения аммиака, далее – эталон частоты на пучке атомов цезия) привели к определению эфемеридной секунды, полученной на основе частоты 9 162 631 770 Гц [2]. Соответствующая резолюция Генеральной конференции мер и весов в 1964 г. определила “секунду, равную 9162631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия - 133”. Определенная таким образом секунда лежит в основе Государственных эталонов времени различных стран – шкала UTC – всемирное координированное время. Для обеспечения соответствия этой меры времени с астрономическими шкалами ежегодно вводится поправка, коррекция, в шкалу UTC.

Формирование шкал осуществляют на основе сигналов опорных генераторов. Схема типичного формирователя шкалы синхронизации приведена на рис. 32.

Оценивают качество шкал синхронизации в относительных единицах

                                                                                                             (1)

где  - флюктуации шкалы времени относительно “опорной”, вызванные различными причинами (ошибки формирования, хранения и сведения шкал времени), Т – интервал хранения шкалы времени.

Нестабильность шкал в основном определена нестабильностью опрных генераторов. Аналогично (1) оценивают качество опорных генераторов, используемых в формирователях шкал времени,

                                                                                                  (2)                                                                                    

где  - изменения частоты под воздействием различных дестабилизирующих факторов,  - средняя частота опорного генератора.

					К потребителям шкалы синхронизации
		От внешних источников

Рис.32 Структурная схема формирователя шкалы синхронизации

В качестве опорных генераторов могут могут быть использованы генераторы с различными частотнозадающими элементами. При этом, эти частотнозадающие элементы определяют стабильность генераторов. Зависимость нестабильности генераторов от типа частотнозадающих цепей представлена в табл.1.

Таблица 4. Зависимость нестабильности генераторов от типов частотозадающих цепей

Тип частотнозадающего элемента	Нестабильность генератора, , не лучше
R-C цепи	10^-2
L-C цепи	10^-3
Электромеханический резонатор	10^-4
Кварцевый резонатор	10^-6 – 10^-14
Резонатор с цезиевым пучком [2, с.34]	10^-13
Водородный мазер [2, с.34]	10^-14
Метановая ячейка [2, с.34]	10^-11