基于光频标的氢原子钟频率驾驭系统软件设计

光频标和氢原子钟联合守时的时间系统需要集成仪器控制、数据采集、原子钟性能评估等功能，解决光频标的有效运行率低对氢原子钟频率驾驭的影响，因此，设计了基于光频标的氢原子钟频率驾驭系统软件。软件使用可互换虚拟仪器驱动和网络通信实现设备间的数据交互，采用中位差(Median Absolute Deviation, MAD)方法的数据预处理策略完成测量数据的异常点检测，并利用Alglib数值分析和数据挖掘函数库完成核心程序编写。实验表明，在光频标的有效运行率为80%的条件下，氢原子钟驾驭后产生的时间信号与UTC的同步精度小于2.5 ns。     

原子钟噪声的高阶谱分析

处理随机信号通常使用现代谱估计方法,但是这种方法一般只能处理平稳的高斯信号,使用高阶谱分析可以克服这些缺陷。利用现代谱估计法和高阶谱法分别估计原子钟数据的功率谱,并对功率谱进行拟合,可分析原子钟的噪声特性。理论分析及实验结果表明,高阶谱分析能有效处理实际信号中的非平稳非高斯问题。     

氢原子频标微皮倍频锭系统噪声

氢原子频标的微波谐振腔输出的是一极其微弱的（Ｗ＾－１３）氢脉泽微波信号，其微波频率为１４２０４０５ ７５１Ｈｚ是无法被直接利用的，需经精细放大和一系列的倍频，混凝合成后方能获得应用，更重要的是在微波放大、倍频、混凝及传递过程中，必须严格保持相位相干，任何非线性都将产生要位噪声而影响其频谱特性，终将破坏氢标的技术指标，根据研制生产、使用维修、调测工作过程实践，对氢原子频标中相位相干的微波倍频链系统噪     

中国航天

<正>第4颗新一代北斗导航卫星升空9月30日7点13分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功将1颗新一代北斗导航卫星发射升空,这是我国第4颗新一代北斗导航卫星,也是我国发射的第20颗北斗导航卫星,工作轨道为地球倾斜同步轨道。星上首次搭载氢原子钟,卫星入轨后,将开展星载氢原子钟、星间链路、新型导航信号体制等试验验证工作,并适时入网提供服务。本次发射而是长征系列运载火箭的第212次飞行。(杭文)     

IIR滤波器在芯片原子钟中的应用

芯片原子钟是具有小体积,低功耗特点的原子钟。本文采用了IIR滤波器方案对芯片原子钟物理系统输出信号进行处理,该方案有利于减小芯片原子钟的体积、提高芯片原子钟短期频率稳定度。实验结果表明,与FIR滤波方案相比,IIR滤波器使用的FPGA资源减小了约58%;与现有模拟滤波方案相比,使用IIR滤波器方案的芯片原子钟频率稳定度提高了1.4×10~(-10)τ~(-1/2)(τ=1s-100s),电路面积减小了10%。     

氢钟在守时钟组配置中的应用研究

氢钟因其良好的低噪声特性,被广泛应用于高精度时间/ 频率测量和比对。对于物理信号噪声特性要求较高的时间实验室,氢钟已经成为守时钟组不可或缺的频率源。然而由于物理结构和工作方式等多方面的原因,氢钟具有明显的频率漂移特性,此外氢钟的价格较铯钟更为昂贵,因此氢钟的数量成为守时钟组配置中急需解决的核心问题。本文首先分析了氢钟在守时钟组配置中的必要性,然后通过建立守时钟组优化配置数学模型,利用多个时间实验室的原子钟数据资料,采用统计学的方法,提出守时钟组的多种配置方式。并通过分析比较不同配置方式下的守时钟组性能,提出稳定度一定的条件下,中小型时间实验室的守时钟组最优配置方案。     

CPT铯原子钟微波信号源设计与分析

CPT原子钟由于其体积小、功耗低等优点广泛应用于通信、导航及数据传输等领域。本文采用数字锁相倍频的方法,根据CPT铯原子钟对微波信号的需求设计了一种中心频率为4 596MHz的信号源,并对其输出信号的相位噪声进行了分析。经测试,信号源电路尺寸为30mm×50mm,功耗小于200mW,输出微波功率范围为（-20~-5）dBm,输出信号噪声与理论分析相符,杂散抑制满足设计要求,调制信号频率为500Hz,可用于CPT铯原子钟。     

频率标准在中国的发展

简单介绍了原子钟研究在中国的发展历史,着重叙述了近年来所取得的成就。包括在中国计量院开发与保存的国家时间频率基准:铯原子束基准和冷原子喷泉基准,后者的频率准确度达到了3.10-15。叙述了氢原子钟,包括主动激射器频标和被动型氢钟两种类型的研究工作进展;说明了光抽运铷原子钟的研制与生产情况以及性能指标。强调了中国光抽运铯原子束频标经过长期连续工作所取得的优秀成果。简述了中国在微波与光频离子储存原子钟以及在光频测量和光钟上所取得的进展。     

磁增强氢气电离器的研制

在对影响射频氢气电离器效率的工艺问题进行研究的基础上,研制了一种将直流磁场加到射频等离子体的电离器,然后测定磁场对等离子体的影响。人们发现,采用这种结构型式,电离器的功耗明显降低。利用直流磁场,还可以使效率保持在固定水平上,同时降低氢气压力。根据这些研究结果,对研制一种耗氢量低、射频功耗小的电离器进行某些探讨。     

小型氢原子钟吸气剂泵的研制实验

叙述了小型氢原子钟用吸气剂泵研制实验的原理和方法，分析了实验的结果。采用装有ＹＧＤ吸气剂的吸气泵来维持氢钟正常工作时所需的１０－４￣１０－５Ｐａ量级的超高真空度，可以显著地减小氢钟真空系统的体积，有效地提高整钟的系统可靠性。     

涌浪及降雨影响下的GNSS海面反射信号建模

全球导航卫星系统（GNSS）海面反射信号的模拟仿真采用的海浪谱多为风驱模型，而忽略了真实复杂环境中涌浪、降雨的影响。为此，提出了一种涌浪、降雨影响下的GNSS海面反射信号模型。首先，对Elfouhaily海浪谱、涌浪谱、降雨谱分别进行仿真，从海浪谱的角度分析涌浪、降雨对GNSS反射信号的影响。然后，设计了引入涌浪、降雨影响因子后的GNSS反射信号建模的方法，并建立噪声模型。最后，对星载场景下仿真得到的二维时延-多普勒相关功率分布图像（DDM）、时延相关功率波形（DW）进行分析，并与英国技术演示卫星（UK TDS-1）实测数据的处理结果进行了对比验证。结果表明:涌浪主要形成对GNSS反射信号影响较大的大尺度粗糙海面，而降雨对GNSS反射信号影响较小；仿真的DDM与实测数据结果的波形有很好的一致性，DW对比的相关系数达到0.92，优于未修正模型的对比结果，模拟的反射信号更为真实，证明了提出的GNSS反射信号建模方法的可行性、有效性。对真实复杂环境下的GNSS反射信号建模及GNSS反射信号星载探测应用研究具有一定的参考意义和实用价值。      

蓝宝石氢钟的性能分析及研制

主要阐述了国产化蓝宝石氢钟产品化研制工作,并针对目前的情况及存在的关键问题进行了分析和论述,同时展望了蓝宝石氢钟实现产品化的进一步发展前景。     

基于频谱仪的脉冲调制信号功率校准技术研究

脉冲调制信号是雷达和数字通信系统中的一类重要信号。本文主要研究脉冲调制信号的功率测量方法,讨论并分析了脉冲调制信号的频谱特点,提出使用频谱分析仪实现脉冲调制信号的平均功率和峰值功率的测量,并采用正弦调幅法对频谱分析仪的测量结果进行验证。实验表明使用频谱仪测量脉冲调制信号功率简单易行且具有较高的测量精度。     

Calculating the simultaneous effect of ion dynamics and oscillating electric fields on Stark profiles

We calculate hydrogen line shapes resulting from the simultaneous Stark effect of the plasma microfield and an oscillating electric field. Like laboratory plasmas, many kinds of space plasmas are affected by oscillating electric fields with a magnitude similar to that of the microfield. Here we focus on conditions where we expect that the effect of ion dynamics and oscillating electric are both significant. The combined effect of their dynamics on the quantum emitter is retained by a computer simulation coupled to a numerical integration of the Schrödinger equation. Our calculations are applied for conditions and transitions where significant changes in the line shape allow for a diagnostic of the plasma and oscillating field.     

高动态环境扩频系统伪码延时的精确估计方法

针对在高动态环境直接扩频系统伪码延时测量所遇到的问题,分析了多普勒频移对伪码延时的影响.利用扩展卡尔曼算法(EKF)对高动态直接扩频信号的载波相位和频率进行了估计,并利用载波辅助技术测量载波相位的变化值来校正伪码延时环,减小多普勒频移对伪码延时的影响,得到了精确的延时估计值,提高了伪码延时锁定环的动态跟踪性能.     

MEMS陀螺仪随机漂移仿真和试验

为了提高使用精度,研究了某微机电系统(MEMS,Micro Electro Mechanical System)陀螺仪的随机漂移模型.应用时间序列分析方法对经过预处理的陀螺仪量测数据进行建模,提出采用状态扩增法设计Kalman滤波器.进行速率试验和摇摆试验,验证了在静态和恒定角速率条件下,滤波后的误差均值和标准差分别为滤波前的55%和12%.针对在摇摆运动时随着振幅的增加滤波效果下降的问题,设计了自适应Kalman滤波器,分析了衰减因子的选取原则.仿真结果表明:常值衰减因子法和自适应衰减因子法都能显著改善摇摆运动时的滤波效果,而自适应衰减因子法的精度更高.     

第二代小波包构造及发动机微弱损伤识别

针对航空发动机滚动轴承微弱损伤识别问题,设计了一种识别滚动轴承早期损伤的第二代小波包方法.构造了第二代小波包分解重构算法和第二代小波包算子计算方法;将滚动轴承振动信号进行第二代小波包分解,然后各个频带分解信号分别进行重构;利用希尔伯特变换解调分析各频带信号,得到对应频带信号的包络谱;计算各个频带中滚动轴承故障特征频率对应包络谱幅值的分贝值,提取各频带中故障特征频率对应分贝值的最大值,对滚动轴承早期损伤情况做出定量识别.仿真信号和试验信号分析表明,该识别方法结果可靠,能准确识别出滚动轴承早期损伤.      

Relationships of a growing magnetic flux region to flares

Some sites for solar flares are known to develop where new magnetic flux emerges and becomes abutted against opposite polarity pre-existing magnetic flux (review by Galzauskas/1/). We have identified and analyzed the evolution of such flare sites at the boundaries of a major new and growing magnetic flux region within a complex of active regions, Hale No. 16918. This analysis was done as a part of a continuing study of the circumstances associated with flares in Hale Region 16918, which was designated as an FBS target during the interval 18 – 23 June 1980. We studied the initiation and development of both major and minor flares in Hα images in relation to the identified potential flare sites at the boundaries of the growing flux region and to the general development of the new flux. This study lead to our recognition of a spectrum of possible relationships of growing flux regions to flares as follows: (1) intimate interaction with adjacent old flux — flare sites centered at new/old flux boundary, (2) forced or “intimidated” interaction in which new flux pushes old field having lower flux density towards a neighboring old polarity inversion line where a flare then takes place, (3) “influential” interaction — magnetic lines of force over an old polarity inversion line, typically containing a filament, reconnect to the new emerging flux; a flare occurs with erupting filament when the magnetic field overlying the filament becomes too weak to prevent its eruption, (4) inconsequential interaction — new flux region is too small or has wrong orientation for creating flare conditions, (5) incidental — flare occurs without any significant relationship to new flux regions.     

基于声光技术的扩频信号循环谱的检测

扩频信号是被伪随机码调制的周期信号,因此它应被建模为循环平稳随机信号.基于循环平稳随机信号的谱相关理论,提出了一种采用基于声光信号处理技术的扩频信号循环谱检测方法.通过研究扩频信号的循环频率、循环功率谱和基于时间积分的声光循环平稳处理模型,利用声光循环平稳时间积分相关器,在循环频率处对扩频信号的声光相关函数(循环谱)进行检测.相比于传统的能量检测方法,循环谱检测方法具有更好的检测性能;对于噪声和干扰,无论是平稳的、还是非平稳的,循环谱检测方法都具有较强的抗干扰能力,仿真结果证明了其有效性.