Yangilanmoqda. Respublikamizda

II BOB. SPUTNIK TEXNOLOGIYALARI.

2.1 Sputnik texnologiyasida vaqtni saqlash.

Sputnikaviy dalnomer o‘lchashlarida vaqt ikki xil rol o‘ynashi mumkin: bir tomondan kuzatishlar yagona vaqt shkalasiga bog‘lanishi ta’minlanishi, ikkinchi tomondan masofa o‘lchashda signal o‘tgan vaqt oralig‘ini o‘lchash zarur. Birinchi xolda absolyut bog‘lanish ta’minlanadi. Uning aniqligi masofa o‘lchash va kosmik ob’ektni tezligini aniqlashga yetarli bo‘lishi kerak, ya’ni quyidagi munosabat bajarilishi kerak:
𝑚_𝑡∙𝑢≈𝑚_𝜌
bunda 𝑚_𝑡 – kuzatish vaqtini registratsiya qilish xatosi;υ -sputnik xarakat tezligi; 𝑚_𝜌-masofa o‘lchash xatosi. 𝜐=5km/s va 𝑚_𝜌 = 1𝑚𝑚 bo‘lganda, vaqtni registratsiya qilishni kerakli aniqligi 𝑚_𝑡=0,2mks bo‘ladi. Bir yo‘nalishda masofa o‘lchashda vaqt ushlanishini bunday xatoligi masofa o‘lchashdagi xatolikni 60 metrgacha bo‘lishiga olib keladi. Demak, bunday hollarda aniqlikni yanada oshirish talab etiladi. Vaqt shkalasi (bu yulduz vaqti bo‘lganda Yer aylanishini yoki atom vaqtida atomlar yoki kvars soatlarining kristallarini tebranishini) chastoatni aniqlovchi elementni asosiy tebranish davri bilan aniqlanadi.
U vaqt shkalasi boshlanishidan o‘lchanadi, uni ixtiyoriy yoki halqaro kelishuv asosida aniqlash mumkin. Har bir soat o‘zini vaqt shkalasini ushlab turadi, lekin bir yo‘nalishdagi (so‘ralmagan) masofa o‘lchashda Yerdagi va sputnikdagi soatlar nonasekund darajasidagi aniqlikda sinxronlashtirish kerak. Soatlarni “absolyut” kattalikdagi “xatosini” ko‘rsatish uchun, mukammal” yoki “xaqiqiy” vaqt tushinchasini kiritish kerak. Bu bilan mukammal vaqt shkalasidan soatni oniy “siljish” surilish xatosini “o‘lchash” mumkin. Barcha zamonaviy yuqori aniqlikdagi soatlarda ayrim standart chastotalar yoki generatorlar ishlatiladi. Aniq masofa o‘lchash sistemalarida
ular ikki klassdan birortasiga:

• 
  “atom soatlari” deb ataluvchi seziy nuri trubkasi, rubidiy bo‘g‘lari
  

yacheykasi yoki vodorodli mazerdagi generatorlarga;

• 
  kvars kristallaridagi turli tipdagi generatorlarga mansub bo‘ladilar.
  

Vaqt intervali standart chastotalar sikllarini hisoblagichi bilan aniqroq aniqlanadi (misol uchun, xozirgi atom sekundi yeziy atomini asosiy rezonansini 9 192 631 770 sikllari bilan aniqlanadi).
Bundan kelib chiqadiki, chastota va generator chiqish fazasi va uni xatolari bilan bog‘lanish o‘rnatilsa, vaqt shkalasi bunday munosabatdan bevosita olinishi mumkin. Sikllar chastotalari i hisoblagichidan sanoq quyidagicha ifodalanishi mumkin:
⁽𝑡_𝑖⁾ − 𝜙⁽𝑡_0𝑖⁾ = 𝑓⁽𝑡_𝑖 − 𝑡_0𝑖⁾. (3.5.2)
Faza siklini to‘lqin uzunligi λ=s/f_i ga teng, bunda s-elektromagnit nurlanishini tezligi (vakuumda 299 792 458 m/s). Vaqt intervalida fazani o‘zgartirish uchun muvofiq ko‘paytirgichni qo‘yib va sikllar hisoblagichini ixtiyoriy tayanch davrda (epoxada) vaqt shkalasini boshlanishini aniqlab, “soatlardan sanoq” uchun quyidagi ifodani olamiz:
(t)dt

bunda 𝑡₀-tayanch (boshlang‘ich) davr (epoxa); 𝑡_0𝑖-tayanch davrda (epoxada) soatdan olingan sanoq; 𝑓_𝑖⁽𝑡⁾-generator chastoatsi; 𝑓₀-generator nominal chastotasi.

Odatda generator chastotalari uchun qabul qilinadigan model quyidagicha bo‘ladi:

𝑓⁽𝑡⁾ = 𝑓₀ + ∆𝑓 + 𝑓⁽𝑡 − 𝑡₀⁾ + 𝑓_𝑟⁽𝑡⁾,

bunda ∆f – chastota bo‘yicha siljish, f – chastota dreyfi, f_r⁽t⁾- modellanmaydigan chastotaning tasodifiy xatosi.
Alohida soatlarni tekshirish oralig‘idagi vaqt intervalining funksiyasi sifatida soatlar barqarorligi aniqlanadi. Faraz qilsakki interval boshida soatlar “haqiqiy” vaqt shkalasi bilan sinxronlashtirilgan (yoki solishtirilgan) bo‘lsa, uni ma’lum vaqt intervalida soatlrani (o‘rtacha) “og‘ishlari”ning kattaligi Allan ^{o‘rtacha kvadratik dispersiyasi σ}u ^{(τ) bilan τ martta beriladi:}
𝜎_𝑥⁽𝑟⁾ = 𝑟 ∙ 𝜎_𝑦(𝑟) .
Misol uchun, vaqt intervali taxminan 5s dan kam bo‘lganda kvars generatorlarining aniqligi vodorod mazerlaridek bo‘ladi. 104s gacha bo‘lgan kalta elementda seziyli standart boshqa chastota standartlariga nisbatan juda ham yomon. Lekin ularni o‘rtacha va uzoq muddatlarda ishlashida, vodorod mazeridan tashqari, barcha generatorlardan afzallik tomonini ish
boshlagandan so‘ng taxminan 106s dan so‘ng namoyon etadi. 5.9-rasmda keltirilgan generatorning ishlashini uchta rejim bilan tavsiflash mumkin:

1. 
   Qisqa muddatli, bunda vaqt intervali oshib borishi bilan quyidagi munosabatga mos Allan dispersiyasi kamayadi:
   

𝜎⁽𝑟⁾=𝐾₁∙𝑟𝛼₁,
bu yerda 𝛼₁ musbat (vodorot mazeri uchun 1ga teng yoki kvarsli soatlarda, seziyli va rubidiyli soatlarda 0.5ga teng).

2. 
   O‘rta muddatli, bunda Allan dispersiyasi doimiy qoladi:
   

𝜎_𝑦⁽𝑟⁾ = 𝜎_𝑦𝐹 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 ,

3. 
   Uzoq muddatli, vaqt intervali ortib borishi bilan Allan dispersiyasi ortib boradi:
   

𝜎⁽𝑟⁾ = 𝐾₂𝑟^−0.5 ,
K₁, σyF, K2 qiymatlari 3.5.1-jadvalda keltirilgan.
Allan dispersiyasi (variatsiyasi) soatlarning ishlashini sifat o‘lchovi hisoblanadi. Shuni ta’kidlash kerakki, bu generatorni fizik modeliga asoslanmagan, real generatorlarni ishlash natijasi bo‘yicha tuzilgan barqarorlik grafigidan olingan.
Uzoq muddatli grafik qismi uchun davomli davrda o‘lchash kerak, bundan kelib chiqadiki, o‘lchash natijalari qisqa va o‘rta muddatli qismlarga nisbatan unchalik ishonchli emas. Biroq, GPS/GLONASS pozitsionerlash sistemasida sekudni ulushidan bir necha soatga bo‘lgan vaqt oralig‘ida masofa o‘lchashda soatlarni holatini bashoratlashda ishlatilishi mumkin (5.4-jadval) va o‘z navbvtida, soatlar xatosini oshishi ehtimoli bilan (bunga ekvivalent fazoga, vaqtga va