Аппаратно-алгоритмическое обеспечение частотного детектирования в оптических стандартах частоты на основе метода двухмодовой насыщенной дисперсии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат наук Шелестов Дмитрий Александрович

• Шелестов Дмитрий Александрович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Шелестов Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МОБИЛЬНЫХ СЧ

1.1 Анализ научно-технических задач, решаемых при помощи мобильных СЧ

1.2 Сравнительная характеристика МСЧ

1.2.1 МСЧ на основе цезия

1.2.2 МСЧ на основе рубидия

1.2.3 МСЧ на основе водородного мазера

1.3 Сравнительная характеристика ОСЧ

1.3.1 ОСЧ на основе йода

1.3.2 ОСЧ на основе эталона Фабри-Перо со сверхмалым температурным расширением

1.3.3 ОСЧ на основе метановой ячейки

1.3.4 ОСЧ на основе щелочноземельных атомов и ионов

1.4 Обоснование путей модернизации метанового ОСЧ

1.5 Выводы первой главы

Глава 2. ЧАСТОТНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ В МЕТАНОВОМ

ОПТИЧЕСКОМ СТАНДАРТЕ ЧАСТОТЫ

2.1 Разработка метода цифрового частотного детектирования с

использованием априорных данных

2.1.1 Анализ характеристик аналоговых ЧД

2.1.2 Анализ характеристик цифрового ЧД

2.1.3 Цифровая реализация и верификация комбинированного алгоритма цифрового частотного детектирования

2.1.4 Анализ возможностей использования параллельных вычислений

Стр.

2.2 Обеспечение длительного непрерывного режима работы цифрового частотного детектирования

2.2.1 Асимметрия резонанса насыщенной дисперсии

2.2.2 Цифровая реализация и верификация синхронного детектора чётных гармоник

2.2.3 Синхронное детектирование четных гармоник

2.2.4 Система термостабилизации моноблока метанового ОСЧ114

2.3 Выводы второй главы

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВОГО ЧАСТОТНОГО ДЕТЕКТОРА И СИСТЕМЫ ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ

3.1 Экспериментальное исследование цифрового ЧД

3.1.1 Разработка интерфейсной платы цифрового ЧД

3.1.2 Исследование цифрового ЧД с помощью генератора сигналов

3.1.3 Исследование цифрового ЧД с помощью имитатора сигналов метанового ОСЧ

3.1.4 Исследование цифрового ЧД в составе метанового ОСЧ

3.2 Экспериментальное исследование системы термостабилизации метанового ОСЧ

3.2.1 Структура и схема управления подсистемой термостабилизации

3.2.2 Оптимизация алгоритма работы микроконтроллера

3.2.3 Методика работы и результаты экспериментов

3.2.4 Эксплуатация системы термостабилизации в составе метанового ОСЧ

3.3 Выводы третьей главы

Общие выводы и заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Аппаратно-алгоритмическое обеспечение частотного детектирования в оптических стандартах частоты на основе метода двухмодовой насыщенной дисперсии»

Актуальность темы диссертационной работы

Современные средства измерения времени и частоты прошли долгий путь развития. Сначала эталоном времени служил период вращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, что позволяло измерять дни, месяцы и годы. Далее, первые маятниковые часы дали возможность определять час, минуту и секунду. В обыденной жизни редко требуются большие точности, но в технике прогресс шел дальше, стремясь измерять все более быстрые физические явления. Технологии измерения совершенствовались постепенно, позволяя измерять 1 мс, 1 мкс, 1 нс, 1 пс. Фундаментальные эксперименты в области атомной физики невозможны без прецизионного измерения времени. Современная наука оперирует процессами с характерными длительностями в фемто- и аттосекундном диапазонах. [1] Особую важность точное измерение времени приобрела со вступлением человечества в космическую эру. Расчет траекторий и других параметров полета космических объектов невозможен без точного и непрерывного контроля скорости, как со стороны наземного так и космического сегмента. Необходимой частью современных навигационных спутников являются микроволновые СЧ (МСЧ), такие как СЧ на рубидиевой и цезиевой ячейках, водородный мазер. Но требования к точности позиционирования постоянно растут. От первоначальных сотен метров точность определения положения объекта возросла до единиц метров [2] и в ближайшей перспективе увеличится до десятков сантиметров, а это в свою очередь повышает требования к СЧ по допустимой нестабильности до уровня 1 • 10-15 за 1 с и менее.

Для решения задачи прецизионного измерения времени в ряде стран, в том числе и в РФ, предпринимаются попытки использовать потенциально высокие метрологические характеристики оптического диапазона не только в исходном диапазоне частот, но и в микроволновых применениях, т.е. создать оптический стандарт частоты (ОСЧ) и осуществить деление частоты [3]. Актуальность направления подтверждается высокой диссертационной активностью по всему миру и в РФ, в частности [4] [5]. Непреодоли-

мым препятствием на этом пути долгие годы являлось отсутствие возможности преобразовать высокоточный сигнал оптических СЧ (ОСЧ) в радиодиапазон. Все существующие радиооптические мосты как правило представляли собой многоступенчатые крупногабаритные комплексы, неминуемо снижающие точность сигнала в процессе его преобразования [6]. Элегантное решение проблемы перевода оптического сигнала в радио без потери стабильности на основе использования лазера ультракоротких импульсов, предложенное в 2000-х гг, позволило надеяться на качественный скачок в области сверхстабильных радио генераторов в ближайшее время. За изобретение сравнительно простой схемы преобразования сигнала из оптического в радиодиапазон Теодор Хэнш и Джон Холл получили Нобелевскую Премию в 2005 г [7]. Предложенный метод основан на использовании лазера ультракоротких импульсов совместно с высоко-нелинейным волокном [8]. Получаемое при этом уширение спектра лазера до величины более октавы позволило за одно преобразование (вычитание частот, отличающихся на октаву) получать радиочастоту с погрешностью не превышающей исходную. Благодарю такому устройству, получившему название делитель частоты на лазере ультра коротких импульсов, большое количество технологий, создававшихся исключительно для оптических применений, стало доступно для использования стандартными радио устройствами.

К настоящему времени сформировался ряд технологий ОСЧ, конкурирующий с МСЧ в области генерации высокоточного радиосигнала:

- ОСЧ на основе эталона Фабри-Перо (ЭФП) со сверхмалым тепловым расширением,

- ОСЧ на основе охлажденных атомов и ионов,

- ОСЧ на основе газов без предварительной подготовки.

Наиболее высокие метрологические характеристики на момент написания данной работы были продемонстрированы на атомах иттербия и стронция. За открытие принципа удержания одиночного атома [9], лежащего в основе ОСЧ данного типа, в 2018 г была вручена Нобелевская премия по физике. Достигнутые относительные точность и стабильность частоты находятся на уровне 1 • 10-17 [10]. Указанные результаты реализованы на экспериментальных лабораторных установках, непригодных для использования в мобильных приложениях без существенных переработок.

В части ОСЧ уже реализованных, либо допускающих реализацию в мобильном/транспортабельном исполнении в ближайшем будущем ситуация отличается.

Один из лучших транспортабельных ОСЧ на основе атома стронция [11] («PTB», Германия) демонстрирует 1,3 • 10-15 при интервале усреднения 1 с и допускает транспортировку в специально оборудованном прицепе, в котором созданы необходимые для поддержания стабильности условия. В то же время, стабильность разработанного и уже коммерчески доступного ОСЧ на основе цианида водорода (H13CN) от производителя «Тераксион» («TeraXion», Франция) составляет 5 • 10-10 за 1 с [12]. Параллельно Американское Космическое Агентство (NASA, США) поддерживает конкурирующую разработку ОСЧ на основе изотопа ацетилена (13C2H2). Продемонстрированная относительная стабильность частоты находится на уровне 1 • 10-12 за 1 с [13]. Отметим, что в первом случае речь идет об уже реализованном сверхкомпактном устройстве (50х100х150 мм), а во втором - компактной, но все же пока лабораторной установке. ОСЧ данной группы основаны на применении методов частотно-модуляционной спектроскопии (ЧМ - спектроскопии) насыщения. Достигнутые результаты получены за счет снижения уровня шума на всех участках оптической и электронной схем, причём газовая кювета, как правило, стандартна. Важным преимуществом устройств этого класса является отсутствие ухудшения стабильности вплоть до нескольких суток, т.е. высокая долговременная стабильность. Такая возможность не решает всех проблем, но для медленных процессов позволяет повысить стабильность сигнала сравнительно простого ОСЧ до 1 • 10-15.

Хорошее сочетание эксплуатационных и метрологических характеристик демонстрируют ОСЧ на основе схожих методов двухмодовой насыщенной дисперсии и поглощения. ОСЧ на основе йодной ячейки представляет собой существенно более сложное устройство, как с механической, так и с оптической точек зрения, где при уже достигнутых высоких результатах на уровне 1 • 10-14 за 1 с [14], есть пути совершенствования в оптической части. После 1000 с наблюдается спад стабильности, вызванный реакцией ситалловой конструкции на неминуемое изменение внешних условий за обозначенное время.

Конструктивно более совершенный ОСЧ на основе метановой ячейки (Не-№/СН4 ОСЧ), использующий резонанс насыщенной дисперсии, представляет собой ситалловый моноблок, первая часть которого заполнена Не-N газовой смесью, образуя лазер, а во второй части находится СН4, обеспечивая доступ излучения к реперной спектральной линии. С инженерной точки зрения Не^е/СН4 ОСЧ близок к ОСЧ на основе йодной ячейки, хотя активные среды лазеров у них различны. Удачное сочетание частоты генерации Не-№ лазеры и переходов в молекуле метана давно привлекает внимание ученых [15], последние достижения в разработке Не^е/СН4 ОСЧ были подробно описаны в [16], где приведены данные о достижении в компактном ситалловом корпусе 1,5 • 10-14 за 1 с, а также в работе [17], где сбивка двух образцов показала нестабильность 5,0 • 10-15 за 1 с. Ввиду того, что активная среда лазера - газовая и резонатор также представляет собой корпусную ситалловую конструкцию (объединённую с газовой кюветой), то спад стабильности наступает раньше, по сравнению с йодным ОСЧ - после 2 с усреднения.

Для того чтобы реализовать метановый ОСЧ на основе метода двухмо-довой насыщенной дисперсии в транспортабельной версии (а в перспективе и бортовой) на данном этапе необходимо необходимо совершенствование в двух относительно независимых направлениях:

- повышение кратковременной стабильности частоты ОСЧ;

- повышение долговременной стабильности частоты ОСЧ.

Первый пункт может быть выполнен за счет усовершенствования существующей схемы частотного детектирования. Переход от аналоговой схемотехники к цифровой позволяет снизить число шумов, оказывающих влияние на процесс детектирования за счет перехода от амплитудного детектирования к частотному. После аналого-цифрового преобразования современные цифровые вычислительные средства при использовании специальных методов счета позволяют определять частоту с большей точностью.

Вторым направлением является повышение долговременной стабильности за счёт компенсации медленных термических микровозмущений, оказывающих влияние на ситалловый корпус (и активную среду) и приводящих к нежелательным смещениям частоты. С одной стороны, для моноблока Не^е/СН4 ОСЧ необходимо прецизионная система термостабилиза-

ции, которая не дает измеряться параметрами активной среды и фазового зеркала на длительных интервалах измерения. С другой стороны, существующие температурные датчики не позволяют достичь нужный уровень температурной стабильности. Было установлено [18], что дрейфы частоты связаны с асимметрией формы реперного резонанса, однако детального изучения данного вопроса на момент написания работы произведено не было.

По рассматриваемым направлениям в настоящее время ведутся исследования как в нашей стране так и зарубежом, в том числе в группой М.А. Губина в лаборатории Лаборатории стандартов частоты Троицкого обособленного подразделения Физического института им. Н.П. Лебедева РАН, ФГУП «ВНИИФТРИ», ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева», Научно-образовательном центре «Фотоника и ИК-техника» МГТУ им. Н.Э. Баумана, Научном Центре Волоконной Оптики РАН, Институте лазерной физики СО РАН [19], [20] (йодный стандарт). В этих работах решаются вопросы построения и совершенствования квантовых стандартов частоты (метан, йод), их модернизации до транспортабельного исполнения, разработка необходимых делителей частоты. Однако, до настоящего времени не решены такие вопросы как модернизация системы детектирования положения резонанса, ухудшение стабильности частоты метанового ОСЧ на временах усреднения более 2 с.

В этой связи тема исследования, посвященная аппаратно-алгоритмическому обеспечению частотного детектирования в оптических стандартах частоты на основе метода двухмодовой насыщенной дисперсии, является актуальной.

Цель работы и задачи исследований

Цель диссертационной работы заключалась в исследовании погрешности измерения частоты при помощи частотного детектирования с использованием априорных данных о параметрах модуляции и ее влиянии на стабильность частоты выходного сигнала оптического стандарта частоты на основе метода двухмодовой насыщенной дисперсии и разработке аппаратуры, реализующей технические решения, полученные в процессе исследования.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

- проведен анализ факторов, влияющих на величину погрешности частоты выходного сигнала ОСЧ и показано, что модернизированная реализация частотного детектирования позволяет снизить величину погрешности до уровня, эквивалентного относительной погрешности частоты ОСЧ 1 • 10-15 при интервале усреднения 1 с;

- исследованы особенности длительной непрерывной работы метанового ОСЧ и показано, что термостабилизация его моноблока позволяет повысить время непрерывной работы частотного детектирования с дней до недель и снизить относительную нестабильность частоты выходного сигнала при интервале усреднения более 10 с;

- разработаны экспериментальные образцы модернизированного частотного детектора и системы термостабилизации, и проведены экспериментальные исследования, подтверждающие теоретические расчеты. Объектом исследования является оптический стандарт частоты на основе метода двухмодовой насыщенной дисперсии.

Предметом исследования процесс частотного детектирования в оптических стандартах частоты на основе метода двухмодовой насыщенной дисперсии.

Методы исследований

При решении теоретических и прикладных задач были использованы: методы теории вероятности и математической статистики, методы математического моделирования цифровых интегральных микросхем и аналоговых элементов, методы теории автоматического регулирования, методы анализа процессов теплопередачи, методики измерения стабильности эталонных оптических частот.

Научная новизна результатов, полученных в диссертации, состоит в следующем:

- показано, что цифрового частотное детектирование с использованием априорных данных о параметрах модуляции частоты обеспечивает погрешность автоподстройки частоты эквивалентную относительной нестабильности частоты ОСЧ величиной 1 • 10-15 при интервале усреднения 1 с;

- установлено, что время непрерывной работы частотного детектирования в метановом стандарте частоты ограничено 1-2 днями из-за дрейфа температуры ситаллового моноблока;

- обнаружено, что преобладающий долговременный дрейф частоты метанового ОСЧ имеет нетемпературное происхождение.

Положения, выносимые на защиту:

- применение в метановом ОСЧ цифрового частотного детектирования с использованием априорных данных о параметрах модуляции частоты обеспечит погрешность автоподстройки частоты эквивалентную относительной нестабильности частоты ОСЧ 1 • 10-15 при интервале усреднения 1 с;

- термостабилизация моноблока метанового стандарта частоты с погрешностью температуры ниже ±0,01°С позволяет увеличить время непрерывной работы частотного детектирования до недель и снизить относительную нестабильность частоты ОСЧ при интервалах усреднения более 10 с.

Практическая ценность:

- разработанная аппаратура для частотного детектирования может быть использована в новых образцах ОСЧ, основанных на методах спектроскопии насыщения, для снижения их относительной нестабильности частоты при интервале усреднения 1 с;

- применение разработанной системы термостабилизации обеспечивает возможность выявления и изучения нетемпературных эффектов, возникающих в стандарте частоты при длительной эксплуатации;

- возможность перестройки температуры со скоростью 0,02сС позволяет осуществить исследование влияния температуры на различные элементы метанового ОСЧ и измерить температурный коэффициент частоты, необходимый для оценки характеристик стандарта в нелабораторных условиях.

Реализация и внедрение результатов исследований

Результаты диссертации внедрены в Лаборатории стандартов частоты Троицкого обособленного подразделения Физического института им. П.Н. Лебедева РАН при создании нового образца метанового ОСЧ, а также при создании систем прецизионной термостабилизации лазеров в НОЦ «Фо-

тоника и ИК-техника» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Материалы диссертации использованы в курсе лекций для иностранных специалистов кафедры лазерных и оптико-электронных систем МГТУ им. Н.Э. Баумана. Апробация результатов работы

- на IV Всероссийской конференции «Фундаментальное и прикладное координатно-временное и навигационное обеспечение» (г. Санкт-Петербург, Институте прикладной астрономии РАН) в 2011;

- на международной конференции «Frontiers in optics» (г.Сан-Хосе, Калифорния, США) в 2015;

- V Всероссийской конференции по фотонике и информационной оптике (г. Москва, НЯУ МИФИ) в 2016 г;

- на международной конференции «Laser Optics» (г.Санкт-петербург) в 2016 г;

- на VIII Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и информационных технологий» (г. Москва, АО «Российские космические системы») в 2016 году;

- на XXVIII международной конференции «Лазеры в науке, технике, медицине» (г.Москва) в 2018 г;

- на Международной конференции «Laser Optics» (г.Санкт-Петербург) в 2018 г;

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 6 статьях, из них 5 опубликованы в журналах, входящих в перечень ВАК. Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, трёх глав и заключения и изложена на 180 страницах машинописного текста, включая 83 рисунка, 17 таблиц и список литературы, содержащий 93 наименования.

В первой главе приведены существующие на сегодня перспективные задачи, которые могут быть решены при помощи мобильных СЧ; проанализированы соответствующие требования к точности и стабильности частоты СЧ; оценена степень готовности конкурирующих разработок СЧ для мобильных применений; проведено обоснование актуальности выбранного направления He-Ne/CH4 ОСЧ.

Во второй главе рассмотрены особенности разработки частотных детекторов, составляющих основу электронной схемы захвата резонанса; показаны ограничения использования аналогового частотного детектора и предложены алгоритмы на основе ПЛИС для реализации цифрового частотного детектора; проведены цифровая верификация предложенного алгоритма ПЛИС; проанализированы и промоделированы тепловые процессы, обеспечивающие долговременную непрерывную работу Не-№/СН4 ОСЧ, предложена оптимальная конфигурация конструкции и параметры системы управления.

В третьей главе проведены экспериментальные исследования макета цифрового частотного детектора как на отдельных измерительных стендах, так и в составе действующего образца метанового стандарта частоты: продемонстрирована работа комбинированного алгоритма цифрового частотного детектора на разработанных стендах и подтверждены ранее проделанные расчёты; проведено экспериментальное определение эквивалентного частотного шума цифрового частотного детектора с восемью параллельными каналами. Во второй части, посвященной экспериментальному исследованию прецизионной системы термостабилизации, продемонстрирована стабильность температуры на уровне ±0,06°С и скорость температурной перестройки 0,02сСк, также показана работа в составе стандарта, в результате чего было зафиксировано повышение долговременной стабильности.

В выводах сформулированы основные результаты диссертации.

ГЛАВА 1.

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МОБИЛЬНЫХ СЧ

Размещение СЧ на подвижных объектах, в том числе на космических аппаратах (КА), а также возможность его перемещения в рабочем состоянии без снижения точности открывают ряд уникальных исследовательских возможностей [21], недостижимых ранее. Стремление реализовать такого рода исследования [22] наталкивается на многочисленные технические трудности, связанные с особенностями проектирования и изготовления уникальных приборов, предназначенных для работы в жестких условиях как наземной транспортировки, так и на орбите [23-25]. Переход от реализации технологии в лаборатории, в стационарных условиях, к мобильному (а в перспективе и к космическому) исполнению всегда очень трудоёмкий процесс, часто схожий по трудоёмкости с разработкой самой технологии. В таких условиях критически важно точно сформулировать метрологические требования к мобильному СЧ. В связи с этим в настоящей главе проводится сравнительный анализ используемых методов и обоснование перспективности направлений дальнейших исследований.

1.1 Анализ научно-технических задач, решаемых при помощи мобильных СЧ

Наличие подвижного объекта высокостабильного и/или высокоточного генератора частоты позволит провести перспективные исследования в ряде научных областей, перечисленных в Таблице 1 (включая метрологические требования по каждому из направлений).

Таблица 1.

Требования по стабильности/точности к мобильным СЧ

№ Исследовательская задача Вероятный тип СЧ Параметр Группа исполнения аппаратуры

1 Проверка принципа эквивалентности Эйнштейна ОСЧ на охлаждённых ионах, атомарных решётках Относительная точность частоты 1 • 10-18 за 1 с, за 10 с Установка в бытовых отсеках и отсеках с повышенной защитой КА

2 Исследование аномалий в областях повышенной гравитации ОСЧ на охлаждённом ионе, атомарных решётках Относительная точность частоты 1 • 10-17 за 10 лет Установка в бытовых отсеках и отсеках с повышенной защитой КА

3 Исследование границ применимости общей теории относительности ОСЧ на охлаждённых ионах, атомарных решётках Относительная точность частоты 1 • 10-18 за 10 лет Установка в бытовых отсеках и отсеках с повышенной защитой КА

4 Уточнение формы земной поверхности посредством гравиметрии для нужд океанографии, геодезии ОСЧ на охлаждённых ионах, атомарных решётках Относительная точность частоты 1 • 10-18 за 1 с, за 10 с Установка в бытовых отсеках и отсеках с повышенной защитой КА

Таблица 1. (продолжение)

№ Исследовательская задача Вероятный тип СЧ Параметр Группа исполнения аппаратуры

5 Уточнение профиля магнитного поля земли ОСЧ на охлаждённых ионах, атомарных решётках Относительная точность частоты 1 • 10-18 за 1 с, за 10 с Установка в бытовых отсеках и отсеках с повышенной защитой КА

6 Изучение возможностей спутниковых сличений с целью применения для СЧ с нестабильность от 1 • 10-17 до 1 • 10-18 ОСЧ на охлаждённых ионах, атомарных решётках Относительная точность частоты 1 • 10-18 за 1 с, за 10 с Установка в бытовых отсеках и отсеках с повышенной защитой КА

7 Повышение точности определения положения приёмника ГНСС Цезиевый МСЧ, рубидиевый МСЧ, водородный МСЧ, Ие-№/СИ4 ОСЧ, Сг2+2пБе/СИ4 Относительная стабильность частоты от 1 • 10-16 до 5 • 10-15 за 1 с, за 10 с, за 100 с Установки в негерметизи-рованных отсеках, на внешней поверхности КА с применением мер защиты

Все перечисленные направления представляют собой серьёзные научные и технические задачи и их решение позволит ответить на ряд важных вопросов. Однако, за исключением последнего, все направления преследуют долгосрочные цели и польза от них ощутима в основном для фундаментальной науки, в то время как потребность в более точном позициониро-

вании объектов при помощи ГНСС является актуальной задачей в настоящее время и принесет в ближайшей перспективе важные практические результаты. Большинство из описанных задач могут быть решены только при условии использования наиболее стабильных на сегодня СЧ - ОСЧ на охлаждённых ионах, атомарных решетках. Повышенные требования связаны с тем, что эти задачи используют абсолютное значение частоты и требуют от СЧ высокого уровня абсолютной точности. Ввиду сложности конструкции и эксплуатации ОСЧ этого класса, их мобильное исполнение наиболее затруднено, по сравнению с другими СЧ.

Относительная нестабильность оценивается статистическими величинами, сильно зависящими от параметров производимой статистической обработки, что затрудняет сравнение результатов, получаемых различными исследовательскими группами. В связи в этим, для описания стабильности СЧ принято использовать параметр Аллана [26], получаемый из (1.1) и представляющий собой среднее квадратическое отклонение от относительного значения двухвыборочной дисперсии за указанный период усреднения.

_2(_ ) = »=1 - ) (1 1)

°у(1) 2 • (Ы - 1) , (1.1)

Здесь уI - мгновенное относительное значение частоты за период усреднения г. Далее везде по тексту относительная стабильность характеризуется дисперсией Аллана (кв.корень из параметра Аллана), если не указано обратного.

Оборудование, устанавливаемое на одном и том же космическом аппарате, может эксплуатироваться в существенно различных условиях. Для четкого описания данных условий принято использовать понятие «Группа исполнения аппаратуры» [27]. Широкий диапазон задач, решаемый современными КА, приводит к качественным различиям в условиях эксплуатации бортового оборудования. С этой точки зрения все перечисленные задачи, кроме последней, ориентированы на работу на специальных исследовательских КА, часто спроектированных специально для определенной миссии и существующих в единственном экземпляре. Характерным для КА исследовательского класса является большое количество экспериментального бортового оборудования, в результате чего спутник увеличивается в размерах и получает внешние первичные средства защиты от агрессив-

ной окружающей среды к космосе. Со спутниками навигационного класса ситуация иная. Такие спутники изготавливаются и запускаются сериями, образуя группировку. Размеры и число вспомогательных подсистем - минимально, внешняя оболочка может не обеспечивать защиты от радиационного воздействия, что, в свою очередь, существенно повышает требования к ОСЧ космического исполнения.

На всех спутниках, входящих в существующие группировки ГНСС, установлен какой-либо СЧ. Точность взаимной синхронизации спутников в конечном итоге определяет верхний предел точности определения положения приёмника, достижимый в рамках конкретной ГНСС. Реальная точность позиционирования, доступная потребителю, заметно ниже идеальной, из-за большого количества шумов, присутствующих в таком сложном техническом комплексе как ГНСС. Ближайшим качественным шагом на пути повышения точности работы ГНСС является переход к режиму трёхмерного позиционирования объекта. Для применения трехмерной навигации для, к примеру, прокладывания маршрута и перемещения с учетом этажности зданий и других объектов инфраструктуры (аэропорты, транспортные развязки) требуется точности позиционирования на уровне 10 см.

Таблица 2.

МСЧ, используемые в различных ГНСС [28] [29]

№ ГНСС Стандарт частоты

1 GPS (США) Рубидиевый МСЧ, цезиевый МСЧ

2 GLONASS (РФ) Цезиевый МСЧ, водородный МСЧ

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шелестов Дмитрий Александрович, 2019 год

Список литературы

1. Krausz Ferenc, Ivanov Misha. Attosecond physics // Rev. Mod. Phys. 2009. Feb. Т. 81. С. 163-234.

2. Yozevitch R., Ben Moshe B., Levy H. Breaking the 1 meter accuracy bound in commercial GNSS devices // Electrical Electronics Engineers in Israel (IEEEI), 2012 IEEE 27th Convention of. 2012. Nov. С. 1-5.

3. Домнин Ю. С. Методы и средства измерений оптических частот и их применение в эталонах времени, частоты и длины. Дисс. на соискание степени д. т. н. Москва, 1999. С. 13-18.

4. Охапкин М. В. Высокостабильные лазеры и их применение в оптических стандартах частоты и прецизионных физических экспериментах. Дисс. на соискание степени д. ф.-м. н. Москва, 2012. С. 21-34.

5. Ковалев А. В. Лазеры с синхронизацией мод для оптических стандартов частоты радиодиапазона. Дисс. на соискание степени к. ф.-м. н. Москва, 2016. С. 30-39.

6. Direct frequency measurements of transitions at 520 THz (576 nm) in iodine and 260 THz (1.15 ^m) in neon / C. R. Pollock, D. A. Jennings, F. R. Petersen [и др.] // Opt. Lett. 1983. Mar. Т. 8, № 3. С. 133-135.

7. Hansh T. W. Strast' k tochnosti // Uspekhi Fizicheskikh Nauk. 2006. Т. 176, № 12. С. 1368.

8. Stable Similariton Generation in an All-Fiber Hybrid Mode-Locked Ring Laser for Frequency Metrology / V. Lazarev, A. Krylov, D. Dvoretskiy [и др.] // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 2016. July. Т. 63, № 7. С. 1028-1033.

9. Ashkin A. Acceleration and Trapping of Particles by Radiation Pressure // Phys. Rev. Lett. 1970. Jan. Т. 24. С. 156-159.

10. An optical lattice clock with accuracy and stability at the 10-18 level / B. J. Bloom, T. L. Nicholson, J. R. Williams [и др.] // Nature. 2014/02/06/print. Т. 506, № 7486. С. 71-75.

11. Transportable Optical Lattice Clock with 7 x 10 17 Uncertainty / S. B. Koller, J. Grotti, St. Vogt [и др.] // Phys. Rev. Lett. 2017. Feb. Т. 118. С. 73601-73607.

12. C. Latrasse, F. Pelletier, A. Doyle [и др.] // Proc. 6th International Conference on Space Optics, ESTEC. European Space Agency. С. 1056710573.

13. Performance of planar-waveguide external cavity laser for precision measurements / Kenji Numata, Jordan Camp, Michael A. Krainak [и др.] // Opt. Express. 2010. Oct. Т. 18, № 22. С. 22781-22788.

14. An ultra-stable optical frequency reference for space applications / T. Schuldt, A. Keetman, K. Doringshoff [и др.] // European Frequency and Time Forum (EFTF), 2012. 2012. April. С. 554-558.

15. Никульчин А. В. Исследование воспроизводимости частоты двухмодо-вого He-Ne/CH4 лазера, стабилизованного по компоненте сверхтонгой структуры f2(2) линии метана. Дисс. на соискание степени к. ф.-м. н. Москва, 1989. С. 5-6.

16. Шелковников А. С. Резонансы насыщенной дисперсии метана с относительной шириной 10-9 - 10-12 для задач стандартов частоты и задающий радиогенератор на их основе. Дисс. на соискание степени к. ф.-м. н. Москва, 2012. С. 137-141.

17. Частотная стабильность компонент задающего генератора на основе He-Ne/CH4 лазера и фемтосекундного делителя оптической частоты / М.А. Губин, А.Н. Киреев, Д.А. Тюриков [и др.] // Метрология времени и пространтства. VIII Международный симпозиум. 2016. Сентябрь. С. 10-16.

18. Методы долговременной стабильности частоты лазеров с газовыми ячейками / М.А. Губин, A.H. Киреев, Д.А. Шелестов [и др.] // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия: Приборостроение. 2011. № S2. С. 199-213.

19. Борисов Б. Д., Упеник Е. В. Имитационная модель системы стабилизации частоты излучения твердотельного Nd:YAG лазера // Автоматика и программная инженерия. 2012. Т. 2, № 2. С. 60-62.

20. Yb:YAG/I2 оптический стандарт частоты на длине волны 515 нм с нестабильностью 10-15 / С.М. Игнатович, М.Н. Скворцов, В.И. Вишняков [и др.] // Метрология времени и пространтства. VIII Международный симпозиум. 2016. Сентябрь. С. 137-141.

21. Analysis on GNSS space clocks performances / A. Cernigliaro, S. Valloreia, G. Fantino [и др.] // European Frequency and Time Forum International Frequency Control Symposium (EFTF/IFC), 2013 Joint. 2013. July. С. 835-837.

22. A historical review of atomic frequency standards used in space systems / N.D. Bhaskar, J. White, T.A. Mallette, L.A.and McClelland [и др.] // Frequency Control Symposium, 1996. 50th., Proceedings of the 1996 IEEE International. 1996. Jun. С. 24-32.

23. Gonzalez F., Waller P. Short term GNSS clock characterization using One-Way carrier phase // Frequency Control Symposium, 2007 Joint with the 21st European Frequency and Time Forum. IEEE International. 2007. May. С. 517-522.

24. Galleani L. Characterizing changes in the noise statistics of GNSS space clocks with the dynamic Allan variance // Signal Processing Conference (EUSIPCO), 2014 Proceedings of the 22nd European. 2014. Sept. С. 426430.

25. Estimation technique for long-term performance of GNSS on-board clock based on monitoring information / Cui Xiaozhun, Nie Xin, Mi Hong [и др.] // Electrical Electronics Engineers in Israel (IEEEI), 2012 IEEE 27th Convention of. 2012. Nov. С. 1-4.

26. Allan D.W. Statistics of atomic frequency standards // Proceedings of the IEEE. 1966. Feb. Т. 54, № 2. С. 221-230.

27. ГОСТ РВ 20-39-304-98 Комплексная система общих технических требований аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения требования стойкости к внешним воздействующим факторам. 1991. January. С. 5-6.

28. Droz F., Mosset P., Barmaverain G. Galileo Rubidium Standard and Passive Hydrogen MaserCurrent Status and New Development // Satellite

Communications and Navigation Systems. Signals and Communication Technology. Springer US, 2008. С. 133-139.

29. Atomic Clocks and Timing Systems in Global Navigation Satellite Systems: Tech. Rep.: / Pascal Rochat, Fabien Droz, Qinghua Wang [и др.]. Vauseyon 29, Neuchatel 2000, Switzerland: SpectraTime and T4Science, 2011.

30. Агенство Федеральное Космическое. Суточные показатели ГЛОНАСС. 2014.

31. Passive Hydrogen Maser - Prospective GLONASS Satelite Clocks /

A. Belyaev, S. Medvedev, A. Myasnikov [и др.] // 6th International Symposium "Metrology of time and space-/ "Vremya-CH". 2012. С. 1-18.

32. Домнин Ю.С. Цезиевые реперы частоты фонтанного типа МЦР-Ф1 и МЦР-Ф2 // Мир измерений. 2012. April. С. 30-34.

33. Primary Frequency Standard NPL-CsF3: First Results / S. N. Lea, P. Glowacki, A. Acharya [и др.] // IEEE Frequency Control Symposium (IFCS), European Frequency and Time Forum (EFTF), 2015 IEEE International. 2015. April. С. 1-2.

34. Salomon C. The ACES Mission and Fundamental Physics // From Quantum to Cosmos: Fundamental Physics Research in Space. Washington, D.C. USA: 2006. May 22-24. С. 365-373.

35. Kunz P.D., Heavner T.P., Jefferts S.R. Progress on a Portable Rubidium Fountain Frequency Standard // 40th Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Meeting / Time and Frequency Division, National Institute of Standards and Technology. 2008. С. 157-164.

36. A high performance Rb atomic clock / Lin Yang, Runchang Du, Yuanhong Cao [и др.] // Frequency Control Symposium (FCS), 2014 IEEE International. 2014. May. С. 1-5.

37. PARCS: NASA's laser-cooled atomic clock in space / D.B. Sullivan, N. Ashby, E.A. Donley [и др.] // Advances in Space Research. 2005. Т. 36, № 1. С. 107-113.

38. RACE: laser-cooled Rb microgravity clock / C. Fertig, K. Gibble,

B. Klipstein [и др.] // Frequency Control Symposium and Exhibition,

2000. Proceedings of the 2000 IEEE/EIA International. 2000. С. 676679.

39. Демидов Н., Васильев В. Водородные стандарты частоты и времени. Современное состояние и тенденции развития. // Электроника: Наука, Технологии, Бизнес. 2008. Апрель. № 4. С. 92-96.

40. Чеберко Иван. ГЛОНАСС повысит точность благодаря водородным часам. 2016. август. URL: http://izvestia.ru/news/625057ixzz4GF0F92Tp.

41. Кардашёв Н.С. РАДИОАСТРОН -- телескоп размером 300 000 км: основные параметры и первые результаты наблюдений: Tech. Rep.: 3: Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, 2013.

42. Recent investigations with the Harvard-Smithsonian cryogenic hydrogen maser / R.L. Walsworth, E.M. Mattison, R.F.C. Vessot [и др.] // Frequency Control Symposium, 1993. 47th., Proceedings of the 1993 IEEE International. 1993. Jun. С. 129-131.

43. First accuracy evaluation of NIST-F2 / Thomas P Heavner, Elizabeth A Donley, Filippo Levi [и др.] // Metrologia. 2014. Т. 51, № 3. С. 174.

44. Sazonkin Stanislav G., Krylov Alexander A., Dvoretskiy Dmitriy A. [и др.]. Stable similariton generation in hybrid mode-locked erbium-doped all-fiber ring laser for application in optical frequency standard. 2015.

45. High-performance iodine fiber frequency standard / Anna Lurie, Fred N. Baynes, James D. Anstie [и др.] // Opt. Lett. 2011. Dec. Т. 36, № 24. С. 4776-4778.

46. New approaches in technology of optical frequency references for laser standards / J. Hrabina, M. Sarbort, O. Cip [и др.] // Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2014),2014 Conference on. 2014. Aug. С. 594-595.

47. Leonhardt Volker, Camp Jordan B. Space interferometry application of laser frequency stabilization with molecular iodine // Appl. Opt. 2006. Jun. Т. 45, № 17. С. 4142-4146.

48. A RF standard based on a longitudinal modes beat note of a frequency locked laser / V.M. Polyakov, E.A. Viktorov, A.V. Kovalev [и др.] // Laser Optics, 2014 International Conference. 2014. June. С. 1-1.

49. Molecular laser stabilization at low frequencies for the LISA mission / B. Argence, H. Halloin, O. Jeannin [и др.] // Phys. Rev. D. 2010. Apr. Т. 81. С. 82002-82010.

50. High performance iodine frequency reference for tests of the LISA laser system / K. Doringshoff, K. Mohle, M. Nagel [и др.] // EFTF-2010 24th European Frequency and Time Forum. 2010. April. С. 1-6.

51. A high-performance iodine-based frequency reference for space applications / T. Schuldt, K. Doringshoff, M. Reggentin [и др.] // Proc.SPIE. 2017. Т. 10564. С. 10564 - 10570.

52. Bjorklund Gary C. Frequency-modulation spectroscopy: a new method for measuring weak absorptions and dispersions // Opt. Lett. 1980. Jan. Т. 5, № 1. С. 15-17.

53. Two-hertz-linewidth Nd:YAG lasers at 1064 nm stabilized to vertically mounted ultra-stable cavities / Yan-Yi Jiang, Zhi-Yi Bi, Xin-Ye Xu [и др.] // Chinese Physics B. 2008. Т. 17, № 6. С. 2152.

54. Margolis H. S. Optical frequency standards and clocks // Contemporary Physics. 2010. Т. 51, № 1. С. 37-58.

55. Delivering the same optical frequency at two places: accuratecancellation of phase noise introduced by an optical fiber or other time-varyingpath / Long-Sheng Ma, Peter Jungner, Jun Ye [и др.] // Opt. Lett. 1994. Nov. Т. 19, № 21. С. 1777-1779.

56. Transportable He-Ne/CH4-CO2-laser frequency standard / R. Steiner, A. Gillespie, K. Fujii [и др.] // Precision Electromagnetic Measurements Digest, 1996 Conference on. 1996. June. С. 1-6.

57. Величанский В. Л., Губин М. А. Лазерные стандарты частоты в ФИ-АНе // Успехи физических наук. 2009. Т. 179, № 11. С. 1219-1224.

58. Compact, Ti:sapphire-based, methane-stabilized optical molecular frequency comb and clock / Andrew Benedick, Dmitry Tyurikov,

Mikhail Gubin [h gp.] // Opt. Lett. 2009. Jul. T. 34, № 14. C. 2168-2170.

59. Savage C., Dong F., Nesbitt D. J. High-resolution spectroscopy of jet-cooled CH5+: Progress // AIP Conference Proceedings". 2015. T. 1642. C. 332-335.

60. Baklanov E.V., Pokasov P.V. Optical frequency standards and femtosecond lasers // Quantum Electronics. 2003. T. 33, № 5. C. 383.

61. Frequency Ratio of Two Optical Clock Transitions in 171 Yb+ and Constraints on the Time Variation of Fundamental Constants / R. M. Godun, P. B. R. Nisbet-Jones, J. M. Jones [h äp-] // Phys. Rev. Lett. 2014. Nov. T. 113. C. 210801-210806.

62. Agreement between two 88Sr+ optical clocks to 4 parts in 1017 / G. P. Barwood, G. Huang, H. A. Klein [h äp-] // Phys. Rev. A. 2014. May. T. 89. C. 50501-50506.

63. An Atomic Clock with 10-18 Instability / N. Hinkley, J. A. Sherman, N. B. Phillips [h äp-] // Science. 2013. T. 341, № 6151. C. 1215-1218.

64. Geodesy and metrology with a transportable optical clock / Jacopo Grotti, Silvio Koller, Stefan Vogt [h gp.] // Nature Physics. 2018. T. 14, № 5. C. 437-441.

65. Nd-YAG lasers at 1064 nm with 1-Hz linewidth / Y. Jiang, S. Fang, Z. Bi [h äp-] // Applied Physics B. 2010. T. 98, № 1. C. 61-67.

66. A transportable strontium optical lattice clock / N. Poli, M. Schioppo, S. Vogt [h äp-] // Applied Physics B. 2014. T. 117, № 4. C. 1107-1116.

67. Digital Frequency Detecting Device for Mobile Methane Frequency Standard / D.A. Shelestov, D.A. Tyurikov, A.B. Pnev [h äp-] // Rocket-Space Device Engineering and Information Systems. 2016. September. T. 3, № 3. C. 29-34.

68. Subhertz linewidth diode lasers by stabilization to vibrationally and thermally compensated ultralow-expansion glass Fabry-Perot cavities / J. Alnis, A. Matveev, N. Kolachevsky [h äp-] // Phys. Rev. A. 2008. May. T. 77. C. 53809-53818.

69. Schenzle Axel, DeVoe Ralph G., Brewer Richard G. Phase-modulation laser spectroscopy // Phys. Rev. A. 1982. May. T. 25. C. 2606-2621.

70. Laser phase and frequency stabilization using an optical resonator / R.W.P. Drever, J.L. Hall, F.V. Kowalski [h gp.] // Applied Physics B. 1983. T. 31, № 2. C. 97-105.

71. Allan D.W., Barnes J.A. A Modified "Allan Variance"with Increased Oscillator Characterization Ability // Thirty Fifth Annual Frequency Control Symposium. 1981. 1981. May. C. 470-475.

72. Frequency discriminators for the characterization of narrow-spectrum heterodyne beat signals: Application to the measurement of a sub-hertz carrier-envelope-offset beat in an optical frequency comb / S. Schilt, N. Bucalovic, L. Tombez [h äp-] // Review of Scientific Instruments. 2011. T. 82, № 12. C. 123116-123127.

73. Leach W.M. Jr. Fundamentals of low-noise analog circuit design // Proceedings of the IEEE. 1994. Oct. T. 82, № 10. C. 1515-1538.

74. Sing L. T., Viennet J., Audoin C. Digital synchronous detector and frequency control loop for cesium beam frequency standard // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 1990. Apr. T. 39, № 2. C. 428-429.

75. Nutt Ronald. Digital Time Intervalometer // Review of Scientific Instruments. 1968. T. 39, № 9. C. 1342-1345.

76. Kalisz Jozef. Review of methods for time interval measurements with picosecond resolution // Metrologia. 2004. T. 41, № 1. C. 17.

77. Lusardi N., Geraci A. 8-Channels high-resolution TDC in FPGA // 2015 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC). 2015. Oct. C. 1-2.

78. Rogacki S., Zurbuchen T. H. A time digitizer for space instrumentation using a field programmable gate array // Review of Scientific Instruments. 2013. T. 84, № 8. C. 83107-83117.

79. Rahkonen T. E., Kostamovaara J. T. The use of stabilized CMOS delay lines for the digitization of short time intervals // IEEE Journal of SolidState Circuits. 1993. Aug. T. 28, № 8. C. 887-894.

80. Szymanowski Rafal, Kalisz Jozef. Field programmable gate array time counter with two-stage interpolation // Review of Scientific Instruments. 2005. Т. 76, № 4.

81. Szplet R, Kalisz J, Jachna Z. A 45 ps time digitizer with a two-phase clock and dual-edge two-stage interpolation in a field programmable gate array device // Measurement Science and Technology. 2009. Т. 20, № 2. С. 25108-25119.

82. Kalisz J., Jachna Z. Metastability tests of flip-flops in programmable digital circuits // Microelectronics Journal. 2006. Т. 37, № 2. С. 174 -180.

83. Metastability Testing at FPGA Circuit Design using Propagation Time Characterization / MR Branka, S Peter, S Karolj [и др.] // Радиоэлектроника и информатика. 2010. Т. 4. С. 5.

84. Szplet R. Auto-tuned counter synchronisation in FPGA-based interpolation time digitisers // Electronics Letters. 2009. June. Т. 45, № 13. С. 671672.

85. Rubiola E., Vernotte F., Giordano V. On the measurement of frequency and of its sample variance with high-resolution counters // Proceedings of the 2005 IEEE International Frequency Control Symposium and Exposition, 2005. 2005. Aug. С. 46-49.

86. High Precision Time and Frequency Counter for Mobile Applications / R Szplet, Z Jachna, K Rozyc [и др.] // WSEAS Transactions on Circuits and Systems. 2010. June. Т. 9, № 6. С. 399-409.

87. Baron R. G. The Vernier Time-Measuring Technique // Proceedings of the IRE. 1957. Jan. Т. 45, № 1. С. 21-30.

88. Cyclone iii Device Handbook, volume 1: Tech. Rep.: : Altera Corporation, 2012.

89. Riley W.J. Handbook of Frequency Stability Analysis // National Institute of Standards and Technology, U.S. Department of Commerce. 2008. July. № 1065. С. 15-17.

90. Howe D. A. The total deviation approach to long-term characterization of frequency stability // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 2000. Sept. T. 47, № 5. C. 1102-1110.

91. Precision frequency measurement of the 2S1/2 2D5/2 transition of Sr+ with a 674-nm diode laser locked to an ultrastable cavity / L. Marmet, A. A. Madej, K. J. Siemsen [n gp.] // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 1997. Apr. T. 46, № 2. C. 169173.

92. Hall J. L. Optical frequency measurement: 40 years of technology revolutions // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2000. Nov. T. 6, № 6. C. 1136-1144.

93. Shelestov D, Tomilov S. Stabilization of wavelength of diode laser radiation. Dynamic characteristics of Peltier Elements // Photonics. 2016. September. № 4. C. 52-63.

отзыв

научного руководителя доктора технических наук, профессора Караснка Валерия Ефимовича на диссертационную работу Шелестова Дмитрия Александровича

«АППАРАТНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЧАСТОТНОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ В ОПТИЧЕСКИХ СТАНДАРТАХ ЧАСТОТЫ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ДВУХМОДОВОЙ НАСЫЩЕННОЙ ДИСПЕРСИИ» представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности

05.11.07 - оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

Шелестов Д.А. окончил кафедру РЛ-2 МГТУ им. Н.Э. Баумана с отличием в 2011 г и поступил в очную аспирантуру Университета, которую закончил в 2015 г.

Научной работой начал заниматься в студенческие годы на 4 курсе, совмещая учебу с работой в должности инженера ООО «Телеком-прибор» в области метрологии волоконно-оптических систем связи.

В 2011 г принят на работу в должности мл. научного сотрудника в НОЦ «Фотоника и ИК-техника» МГТУ им. Н.Э. Баумана и в последующие годы совмещал обучение в аспирантуре с работой в этом центре.

Активно ведет преподавательскую деятельность в качестве ассистента кафедр РЛ-1 и РЛ-2.

Тема диссертационной работы Шелестова Д.А. связана с научным обоснованием и разработкой перспективной аппаратуры для оптических стандартов частоты. В ней проанализированы и предложены пути и технические решения повышения стабильности частоты для оптических стандартов частоты на основе двухмодовой насыщенной дисперсии. В процессе работы над диссертацией проявил высокое трудолюбие, инициативу, способность самостоятельно формулировать и решать сложные научно-

технические задачи. Широкая научная эрудиция и высокая квалификация в областях радиоэлектроники и лазерной техники позволили Шелестову Д.А. предложить в диссертационной работе оригинальные схемные решения, направленные на повышение кратковременной и долговременной стабильностей частоты.

Основным научным достижением работы является обоснование метода цифрового частотного детектирования на основе комбинированного алгоритма с параллельными каналами и разработка прецизионной системы термостабилизации моноблока оптического стандарта частоты. Практическая значимость диссертации заключается в успешном использовании разработанного частотного детектора в составе действующего образца оптического стандарта частоты с метановой ячейкой. Хорошая компьютерная грамотность способствовала использованию соискателем современных методов математического моделирования, а высокий уровень радиотехнической подготовки позволил ему реализовать необходимые радиоэлектрические схемы и программный код для опытного образца цифрового частотного детектора.

Результаты экспериментальных исследований подтвердили правильность основных теоретических положений и расчетных соотношений, приведенных в работе.

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на 7 международных научно-технических конференциях, изложены в 6 публикациях, в том числе, в 5 научных статьях, опубликованных в журналах, входящих в перечень ВАК РФ. Шелестов Д.А. показал себя вполне сложившимся научным сотрудником, владеющим современными методами расчета и проектирования сложных оптико-электронных систем.

Вышеизложенные соображения дают основание заключить, что диссертационная работа Шелестова Д.А. является самостоятельной законченной научно-квалификационной работой, выполненной на актуальную тему, в которой содержится решение важной научно-технической задачи,

имеющее существенное значение для развития метрологии времени и частоты. Она полностью соответствует требованиям ВАК РФ, предъявляемым к кандидатским диссертациям, а Шелестов Дмитрий Александрович заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор кафедры PJI-2 МГТУ им. Н.Э. Баумана

^^ùz/Lcg/ В.Е. Карасик « » 2018 г

2018 г

Адрес МГТУ им. Н.Э. Баумана:

105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1.

Рабочий телефон: [phone]

Адрес эл. почты: [e-mail]