国内外频率标准发展现状

时间频率在国家经济建设、科学研究、国家安全具有十分重要的意义。本文介绍了国内外高稳晶振、铷原子频率标准、守时型氢原子频率标准和铯原子频率标准、微型相干布局囚禁原子钟、低温蓝宝石微波源和超稳激光微波源以及铯原子喷泉钟的国内外发展情况、技术指标等。铷原子频率标准打破国外垄断，为北斗导航系统提供高精度的时间基准，守时型氢原子频率标准和铯原子频率标准已实现工程化，但日频率稳定度和日频率漂移率指标有待进一步提高，铯喷泉基准方面已接近国际先进水平，新型原子频标发展方兴未艾。     

磁选态铯原子钟弱信号直接采样方法研究

磁选态铯原子钟的输出频率与铯束管输出的弱电流信号有关，影响其频率稳定度。为了提高其频率稳定度技术指标，在对磁选态铯原子钟主伺服电路弱信号压频转换（V-F）和模/数 (A/D)直接采样对比的基础上，设计了基于DSP28335芯片的A/D直接采样电路，利用CAN总线通信技术与主控CPU板进行通信，实现整钟闭环锁定的方案。通过试验与被测磁选态铯原子钟现有压频转换法进行对比，结果表明，所设计的A/D直接采样法较压频转换法减小了磁选态铯原子钟相对频率偏差范围，改善了短期频率稳定度，具有实用价值。     

采用铯束管荧光稳频技术的小型光抽运铯原子频率标准

对于小型光抽运铯原子频率标准来说，激光稳频参考源的稳定性决定了激光系统的频率稳定性，进而决定了整机的频率稳定度指标。激光稳频可以采用饱和吸收稳频和铯束管荧光稳频两种方案。经对比了采用这两种激光稳频方式的整机指标，取得了初步的结果：与采用饱和吸收稳频相比，采用铯束管荧光稳频后，整机的短期稳定度指标没有明显恶化，长期稳定度指标有了明显提升，3.21E-14/100 000s，1.13E-14/400 000s，未出现闪变平台，仍在继续测试中。结果显示，铯束管荧光稳频技术应用光抽运小型铯原子频率标准，具有提高整机长期稳定度指标和增强环境适应性的潜力。     

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。     

导航铯原子钟的发展现状及趋势

1 引言 目前,国际上导航原子钟的类型主要是传统的原子钟,包括铷钟、氢钟和铯钟.在这三者中,铷原子钟在质量、体积、功耗等方面占有优势,氢钟在短期和中期稳定度指标方面占有优势,铯钟的准确度和漂移率指标在三者中最好.由于铯原子钟的上述优势,美国的"全球定位系统"(GPS)和俄罗斯的"全球导航卫星系统"(GLONASS)都采用了铯原子钟, GPS Block-1、2、2A和2F采用了磁选态铯钟,未来,GPS-3拟采用激光抽运铯钟.俄罗斯GLONASS Block-2A、2B、2C及GLONASS-M、K都搭载了磁选态铯钟.     

光抽运小铯束频率标准中光频移的测量

对光抽运小铯束管的光频移进行了测量 ,并对结果进行了简要的分析 ,估算了射入Ramsey腔的相应光强。导致光频移的光源是抽运光和检测光通过漫反射进入微波腔的部分和原子束中的铯原子自发辐射所产生的荧光。     

小型铯原子钟微波腔调谐过程的仿真研究

通过建立模型,利用Ansoft HFSS 12.0对小型铯原子钟内微波腔的调谐过程进行了仿真,得到了调谐棒半径、在调配器内长度与微波腔谐振频率之间的关系曲线。结果表明,调谐棒半径一定时,调谐棒长度在一定范围内,微波腔谐振频率随着长度的增加逐渐下降;随着半径的增大,微波腔谐振频率的变化范围逐渐增大,在铯原子跃迁中心频率处,调谐棒长度对微波腔谐振频率的影响变大。根据仿真结果,给出了调谐棒半径的取值范围,为微波腔的设计、加工和调谐提供了理论指导。     

铯原子束频率基准 Cs-Ⅲ的研制

铯原子束频率基准是一个重要的研制课题。这里对Cs-Ⅲ基准系统、电路和结构作了简明介绍,着重评定了其准确度和稳定性。目前水平是:对原子时UTC(NIM)进行校准,能在两个月以上的时间内连续提供频率不确定度优于3×10~(-13)的标准频率信号。     

数字频率调制和数字伺服在激光抽运小型铯束管频率标准装置中的应用

简要介绍了数字频率调制和数字伺服在国产激光抽运小型铯束管频率标准装置中的应用 ,包括实现方法、硬件框图、软件流程 ,及其在应用中的一些特点。为下一阶段工作打下基础。     

激光泵浦铯-氦磁强计的噪声抑制

介绍了一种利用单模激光进行泵浦的铯-氦磁强计。由于单模激光比铯元素放电灯具有更高的泵浦效率，这种铯-氦磁强计得到了比传统的放电灯铯-氦磁强计更强的磁共振信号。通过测量各试验因素中引入的磁噪声，发现激光的光功率涨落是目前磁噪声的主要来源；通过分析信噪比与光强的关系，得到了最优化的光强；通过主动光强降噪技术，在最佳试验条件下，铯-氦磁强计的噪声峰峰值可以优于0.02 nT。结果表明，通过提升激光功率的稳定性，激光泵浦式的铯-氦磁强计非常有潜力得到比质子磁强计更高的准确度，可作为恒定弱磁场计量标准的新一代主标准器。     

调频波相位噪声测量的探讨

针对铯钟系统提出的调频波相位噪声测试问题,利用HP3048A相位噪声测试系统进行了测试及测试结果的分析,并作了理论推导和实验验证,给出了理论分析和实验结果相一致的结论。最终提出了调频波相位噪声的数学模型及测试途径。     

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。     

基于长短时记忆神经网络(LSTM)的钟差预报算法

原子钟钟差预报在原子时计算和原子钟频率驾驭中发挥着重要的作用。长短时记忆神经网络（LSTM）预报算法能够处理多参数长期依赖关系的时间序列预报，以氢钟和铯钟实测数据为样本，通过构建LSTM钟差预报模型，降低了长期原子钟内部噪声以及原子钟漂移对钟差预报的影响，并以72h，240h和720h为预报时长，分别与线性多项式模型、灰色模型和Kalman模型原子钟钟差预报模型进行预报误差对比。研究表明，在240h以上的预报时长中，LSTM建模长期依赖关系的优势得以体现，相较于其他3类模型可以获得更高的预报精度。     

小型磁选态铯原子钟产品化进展

本文介绍了磁选态铯原子钟产品化进展情况，包括人们广泛关注的产品的性能指标测试、可靠性保证及寿命评估等，提出了铯束管采用单束束光学和电路采用了数字化技术是实现性能指标的基本保证；给出了产品化初期出现的一些故障现象及解决措施，以及为进一步提高可靠性开展的环境适应性试验；并讨论了电子倍增器寿命评估方法，提出寿命评估公式，对铯钟的寿命给出了评估结果。最后提出了产品化过程中还需要进一步探索的问题，不仅对磁选态铯原子钟的产品化有帮助，而且对光抽运铯钟甚至其他种类原子钟的产品化亦有参考价值。     

用于铯原子钟性能研究的单片机数字伺服

介绍了一种最新研制的单片机数字伺服，采用４行×４０字的液晶显示屏显示的有关参量，实用性和通用性强，功能易于扩展。将其用于铯原子钟有关性能的研究表明：它将改善钟的频率重现性，长期稳定性和准确度。为适应高性能铯原子钟和基准装置的要求，作者提出一种使用该数字伺服进行多重控制的设想。     

频率稳定度与守时钟组配置关系研究CSCD

通过对中小型守时实验室对时间尺度稳定度的需求分析,以目前主流守时钟5071A为例,利用国际权度局公布的原子钟数据,研究不同钟组配置与时间尺度稳定度的关系,为中小时间实验室守时钟组的优化配置提供参考依据;权重确定是原子时算法的关键之一,通过对不同数量、不同取权规则的原子时计算结果进行统计分析与比较,提出中小时间实验室原子时尺度算法中的取权原则。     

原子时系统主备钟同步技术研究

主钟系统作为原子时系统的重要组成部分，其运行状态直接关系到整个原子时系统的性能。为了提高系统的可靠性，建立备份主钟系统尤为必要。本文围绕原子时系统中的主备钟同步技术开展相关研究，建立了主备钟同步系统。通过分析原子钟性能，建立钟差模型；并根据钟差模型对备份主钟的频率进行驾驭调整，实现主备钟之间的时间频率一致性。通过调整，原子时系统的主备钟时差可实时保持在1ns以内，频率偏差实时保持在10E-15量级，为原子时系统的主备无缝切换奠定良好基础。     

佘山VLBI站本振系统的性能评定

氢钟是甚长基线干涉仪(VLBI)中的一个关键系统。主要介绍与国际VLBI联测而建立的高质量频率标准的性能及氢钟的联接与技术要求。