3.2 Радиоинтерферометры со сверхдлинными базами

Радиоинтерферометры со сверхдлинными базами (РСДБ) представляют собой территориально распределенные синхронные приемные системы, предназначенные для исследований параметров космических (радиоастрономия) и других источников радиоизлучения [1, 50, 62]. Разрешение по угловым координатам, которое удается достичь в результате обработки результатов измерений во всех пунктах, соответствует размерам антенны соизмеримой с протяженностью РСДБ. Из известных РСДБ следует отметить Украинский радиотелескоп БУРАН и систему КВАЗАР (Россия).

Для разработки РСДБ КВАЗАР в С-Петербурге был организован Институт Прикладной Астрономии. Проект был закончен в 1989 г и в настоящее время происходит реализация сети КВАЗАР [60].

Сеть КВАЗАР состоит из ряда Станций наблюдения(СН) с антеннами размером 32 м и Центром управления (Цу) в С-Петербурге (рис 9).

РСДБ КВАЗАР предназначена для точного определения инерционных, динамических и наземных координатных систем и их взаимной ориентации, для составления высокоточных карт космических радиоисточников и других радиотехнических исследований.

Сеть КВАЗАР, как региональная сеть геодинамических станций, в перспективе обеспечит широкодиапазонную координатно-временную поддержку фундаментальных исследований и приложений, в частности реализацию наземной эталонной сети в Восточной Европе и Азии. Геодезическая концепция этой сети состоит из нескольких стержневых точек на территории Евразии. В дальнейшем сеть будет уплотнена дополнительными передвижными станциями.

Изначально проект предполагает пять СН на Европейской и Азиатской территории бывшего СССР (см. п.п. 2-6 на рис. 9). В этой конфигурации диапазон расстояний между СН лежит в пределах от 1000 до 7000 км. Планируется также расположение трех СН за границей (см. п.п. 7-9 на рис. 9).

Все СН оборудованы водородными стандартами частоты с относительными нестабильностями: 410^-13 1/с; 310^-15 1/час; 510^-15 1/сутки. Для первичной временной синхронизации используются сигналы систем ГЛОНАСС и GPS (погрешность 20 нс) и специальная система синхронизации часов через геостационарные ИСЗ (погрешность 1 нс). Система связи сети КВАЗАР использует геостационарный спутник “Горизонт” и предназначена для следующих целей:

• высокоскоростная передача данных от СН к ЦУ в реальном масштабе времени 4.5 Мбит/с для каждой СН или 9 Мбит/с для каждой из трех СН с вероятностью ошибки 10^-3;

• обмен командами управления и информацией между всеми СН и ЦУ в дуплексном режиме со скоростью 9.6 кбит/с и вероятностью ошибки 10^-5;

• предварительную синхронизацию атомных часов на СН с погрешностью 1 нс;

• цифровую телефонную коммуникацию между всеми СН и ЦУ с вероятностью ошибки 10^-5.

Ширина спутникового канала 36 МГц, частотный диапазон 14/11 ГГц. СН снабжены спутниковыми антеннами диаметром 4 (или 12) м, а ЦУ – 12 м антеннами. Мощность передатчика 250 Вт.

Таблица 5 – Требования к синхронизации в цифровых системах связи

Параметр сигналов устройства синхронизации
	1	–	2	3
	первичный узел	Транзитный усовершенствованный узел	Транзитный узел	Оконечный узел
Относительная нестабильность частоты	1,010-11	–	–		–
Начальный сдвиг частоты	–	1,0 10-10	5,0 10-10		1,0 10-8
Стабильность в режиме хранения частоты	–	2,0 10-11	1,0 10-9		2,0 10-8
Погрешность измерения временного интервала при переключении резерва	80 нс	 1 мкс	 1 мкс		 1 мкс
Средняя скорость изменения фазы	–	 81нс/ 1,326 мс	 81нс/ 1,326 мс		 81нс/ 1,326 мс

4 Основные методы синхронизации стандартов времени и частоты

4.1 Обзор методов синхронизации времени и частоты

Под методами синхронизации принято понимать совокупность технических средств и приемов их использования для синхронизации территориально разнесенных эталонов и стандартов времени и частоты (см. ДСТУ 2681–94).

Первые методы синхронизации были предложены в период развития релятивистской теории А.Эйнштейном (задача синхронизации часов). В одном из этих методов в синхронизируемых пунктах принимаются радиосигналы от общего равноудаленного излучателя, в другом – сигнал часов одного из пунктов принимается во втором пункте и ретранслируется обратно (по современной терминологии это дуплексный или ретрансляционный метод). В работах по частной теории относительности упоминается и вариант использования возимых часов, по современной терминологии – метод перевозимых квантовых часов (ПКЧ).

К настоящему времени арсенал методов синхронизации и варианты их технической реализации существенно расширились. В основе всех методов синхронизации лежит передача информации о шкалах времени[1-3, 12, 13-16].

Основным критерием качества методов синхронизации является погрешность измерения сдвига шкал. Сопоставление ССВЧ по точности возможно только при идентичных методиках расчета погрешностей (интервалы накопления результатов измерений, алгоритмы статистической обработки). В зависимости от погрешностей, различают методы синхронизации высокой, средней и низкой точности (рис. 10).

Опуская подробный сопоставительный анализ методов синхронизации (рис. 10), можно выделить методы, обеспечивающие в настоящее время высшую точность и широко применяемые для решения научно–технических задач: ПКЧ; радиометеорный метод синхронизации (РМС); методы, основанные на использовании телекоммуникационных ИСЗ и СРНС.

Особое место занимает телевизионный метод синхронизации, благодаря своей простоте, доступности и широкой зоне охвата. Телевизионный метод, наряду с ПКЧ, особо актуальны для Украины, не располагающей собственными СРНС, телекоммуникационными ИСЗ и предприятиями по производству ПКЧ [8,10].

Перспективным методом является РСДБ, поскольку он имеет не только высокую потенциальную точность , но в будущем может стать основой нового типа эталонов времени (относительная нестабильность сигналов квазаров и пульсаров пульсаров не хуже 10^-14) [62].