星载铷原子频标的可靠性强化试验

针对影响星载铷原子频标可靠性的环境因素进行了分析,确定了影响星载铷原子频标可靠性的主要环境敏感应力,根据可靠性强化试验理论和星载铷原子频标的技术特点,设计了可靠性强化试验方案。依据此方案对新研制的某型星载铷原子频标工程样机实施了可靠性强化试验。试验结果表明,该方案对确定该型号铷原子频标样机工作极限、激发其潜在缺陷,均有较好的效果,从而为实现星载铷原子频标的可靠性增长提供了新的思路。同时本研究对同类高可靠航天产品的可靠性增长可提供借鉴。     

论铷原子频标的信噪比和短期稳定度

本文给出了非自振型铷原子频标信噪比和短期频率稳定度的理论计算结果,同时还介绍了用分离高性能滤波器和集成高性能滤波器对系统进行的测试。最后的结论是由光检测器中的光谱灯造成的散弹噪声是观察到的限制频标短期稳定度的白噪声频谱的主要影响因素。     

军事星中的铷和石英频率标准的性能数据——在模拟太空环境中地检和实际轨道中所得数据的比较

航天计划中将增加原子频标的使用,以获得精确的时间和稳定的频率。GPS系统所具有的卓越的导航功能主要是由系统中采用的原子频标带来的。新一代的军事通信卫星(Milstar)载有多路复合铷原子频标以满足各种通讯和操作上的需要。第一颗军用通讯卫星,DFS-1使用了复合多路石英晶体振荡器,第二颗军用通讯卫星,1995年发射的DFS-2,是第一颗使用铷原子频标的军用通讯卫星。这以后发射的卫星都使用了铷原子频标。     

基于频率源稳定度的钟差序列生成方法研究

基于频率源噪声特性和幂率谱密度之间的关系，构建了一种通过频率源目标稳定度反向生成虚拟钟差序列模型，利用虚拟钟差序列模型可以快速、高效地生成目标频率源的长期钟差数据。针对不同类型频率源的组合噪声特征，采用传统的噪声模型生成5种频率源噪声，然后利用仿真分析验证虚拟钟差序列生成模型的正确性。通过比对仿真结果可知，基于铷钟、氢钟和铯钟的虚拟钟差序列的稳定度与实测钟差序列的稳定度基本相符，重建虚拟钟差序列能够准确地反映其频率噪声特性，因此，文中采用频率源目标稳定度生成其钟差序列的方法可行、有效。     

军事星的铷和石英频标的在轨特性

原子频标在许多空间系统中扮演重要的角色,最为显著的例子是卫星导航系统(GPS和GLONOSS),这些系统良好的导航精确度主要归功于星上铯和铷原子频标的良好性能。未来的导航系统将有比现在更好的原子频标,新一代军用通信卫星载有大量高品质和操作性强的复合铷原子频标。我们有超过三年的第一颗军事星所搭载的晶体控制震荡器(XMO)的在轨特性数据和超过十八个月的第二颗军事星所搭载的铷控震荡器的在轨特性数据,两个RMO被放入模拟太空环境中进行长时间的寿命测试,我们还将提供军事星所搭载的XMO和RMO的在轨特性数据,为了频率稳定,我们也提供两个影响RMO品质的主要参数,它们是铷谐振灯的光强度和RMO的温度。它们一同对地测量,尽管卫星测距是受限制的解决办法(20mV),但仍可用于长时期的趋势检测。当它们发生时,这样的信息有助于解决在轨的不规则性,我们也可比较在轨数据和地面的寿命测试数据,我们的目标是对铷原子频标的长期老化的物理特性有进一步的了解。     

军事星中的铷和石英频标准的性能数据——在模拟太空环境中地检和实际轨道中

航天计划中将增加原子频标的使用，以获得精确的时间和稳定的频率。ＧＰＳ系统所具有的卓越的导航功能主要是由系统中采用的原子频标带来的，新一代的军事通信卫星（Ｍｉｓｔａｒ）载有我路复合铷原子频标以满足各种通讯才操作上的需要，第一颗军用通讯卫星，ＤＦＳ－１使用了事和石英晶体振荡器，第二颗军用通讯卫星，１９９５年发射的ＤＦＳ－２，是第一颗使用铷原子频标的军用通讯卫星，这以后发射的卫星都作用了铷原子频标。     

AD9852在小型铷频标频率综合电路中的应用

文章概述了一种利用DDS芯片AD9852实现铷频标频率综合电路的方案,给出了具体结果。这种电路方案具有较高的调节能力,可用于小型铷原子频率标准。     

一种对磁场和震动具有低灵敏度的简单新颖的铷原子频标

TFL开发了一种设计简单,耐用的新型铷原子频标。这个设计在传统的设计上进行了两项改进: ·采用适当的电路措施改进震动和加速度的频率灵敏度 ·进行适当的电路改进降低频标的磁场灵敏度     

基于LabVIEW的星用铷频标多通道时差数据自动采集系统

针对同时测量多台星用铷频标长期频率特性时测量周期长、数据量大等问题,设计了一种基于LabVIEW平台的多通道时差数据自动采集系统,用LabSQL数据库访问技术实现数据的实时存储、分析与处理。实验结果表明:该系统自动化程度高、稳定可靠,实现了同时对16台星用铷频标进行长期频率特性的测量,提高了工作效率。     

一种对磁场的震动具有低灵敏度的简单新颖的铷原子频标

ＴＦＬ开发了一种设计简单，耐用的新型铷原子频标，这个设计在传统的设计上进行了两项改进：１采用适当的电路改进震动和加速度的速率灵敏度；２进行适当的电路改进降低频标的磁场灵敏度。     

时差定位型卫星铷钟的双钟热备份设计

针对传统星载铷钟备份设计中对铷钟状态判断不准确和主备切换时输出信号不稳定的不足,在分析时差测算铷钟指标原理和频率信号切换方法的基础上,提出了一种适用于时差定位型卫星铷钟的双钟热备份设计,通过GPS时差测算铷钟频率性能指标,以及无扰切换设计实现频率信号的稳定输出。地面试验表明,铷钟的准确度和稳定度指标测算误差小于5%,频率输出信号在切换时连续稳定,无突波干扰。研究结果可以为后续定位型卫星和导航卫星的高精度时频系统设计提供参考。     

一个用于铷频率标准的放电管的改进铷消耗模型

铷放电管是铷光管原子频率标准的关键元件,这个频率标准用于NAVSTAR/GPS卫星并且将在未来的卫星中得到应用。管子的可靠性是个值得关心的问题,它的寿命是根据满足可靠性的因素来设计的,随着时间的增长,由于扩散到管壁的铷电荷逐渐减少。计算其消耗量C的公式为C=A B,在该等式中T为真空管的工作时间,B为系数,它与电荷的扩散有关并且由实验决定。A假定为实际瞬时反应过程的损耗,在我们的一些数据中,损耗的测量表明反应的完结是由时间决定的。我们发现它们之间的关系可以用两个常量来描述,A'和D,A'(1-exp(-DT),由动力学第一级反应推得,这样我们可以在有限的实验数据的基础上更好地预测铷的长期损耗。     

一种数控铷原子频率震荡器的开发

铷原子振荡器(R_bOS C_s)适用于众多系统。在大多数情况下,它被用作“独立频率参考源”,近年,由于“相互同步”要求的提出,使得它们变得更重要了。 作者已开发了一种数控铷原子振荡器(DCRO),它可使另一个频率源同步。特别需强调的是它具有良好线性的3×10~(-8)的宽频率范围和1×10~(-12)频率调节步距。 为了获得一个拥有良好间距的宽频率范围,一种合成器被开发出来,它具有可变频率分配器的数据被写在一个3Mbit ROM中,并可使用计算机进行计算。 在具有δ~(y(τ))=6×10-12/τ1/2的良好频率稳定度的同时,超过20年的长寿命和小型化也被实现,它可轻易的满足电信和广播系统的要求。     

星载本振源的导频接收方案及实现

介绍一种适用于静止轨道导航定位卫星的相干本振源的实现方案。采用该方案可以有效地解决星载本振源频率稳定度低的问题，提高定位精度，同时对由多卜勒效应产生的频差，也提出了消除的办法。     

高稳定度频率综合器设计思路

简要回顾了微波频率源的发展历程，叙述了高稳定度固态微波频率源对现代雷达发展的必要性。对影响固态微波频率源频率稳定度的因素进行了分析，从理论上探讨了其稳频的原理，并提出改善频率稳定度的措施。最后，提出了一个X波段的高稳定度固态微波频率源的设计方案。     

绪论

原子频标是量子物理学与电子学高度结合的产物,它是将高稳晶振的频率通过锁频或锁相方式锁定于微观世界原子或分子能级跃迁的参考频率上,因而具有极高的准确度和稳定度,以此为基础的时间频率测量的相对精度远远超过其他物理量。为此,常把其他物理量,如长度、温度、电压等转换成频率(时间)来进行测量以提高其精确度。     

毫米波频率综合器的研制

介绍一种毫米波频率综合器(以下简称频综)的设计方案，并给出了样机的研究结果。该频综采取脉冲锁相与分频锁相相结合、高参考源频率与高中频频率相结合，在简化了设计方案复杂程度的同时，实现了高频率稳定度、低相位噪声的毫米波频综。样机的输出频率范围35．3～35．7GHz，输出功率≥30mW，步进为5MHz，相位噪声—55dBc/200Hz，长期频率稳定度优于10^—7／日。     

Kalman滤波的铷原子钟控制算法

以GPS接收机输出的1pps信号为参考信号,采用Kalman滤波算法对铷原子钟的参数进行估计,计算铷原子钟的频率调整量,对铷原子钟进行调整,使其和UTC时间保持同步。实验结果表明,受驯铷原子钟输出1pps与UTC（NTSC）钟差的标准差优于3.5 ns,钟差峰峰值优于15 ns,100 s采样的Allan方差为1.83×10 -12 ,10000 s采样的Allan方差为6.1×10 -13 。实验证明了基于Kalman滤波的铷原子钟控制算法,使铷钟获得了较好的准确性和长期稳定性,且对其短期稳定性影响最小,是一种可靠稳定的铷钟控制方法。     

超微型铷原子频率标准

基于在已有频率标准的基础上开发一种最小的原子频率标准,我们研制了一种多用途的超微型铷频率标准。本文阐述了该频率标准的设计思想中的细节和迄今为止所获得的实验数据。这种铷频率标准采用了新的电路及结构设计。它具有以下部分:一个内含绝缘材料的圆柱形TE111微波腔的超微型物理结构;一个用作附加振荡器的IT切割晶体;先进的伺服电路采用取样保持技术和简化的有向装配结构,另外还采用了集成谐振元件。 综合以上特点,结果是该铷频率标准有非常小的体积(0.4升)和非常轻的重量(0.6公斤),从而使其可以轻易地装入各种系统。 我们做了一些重要的实验以证明这种设计思想的可行性。尽管在体积上有相当大的削减,但铷频率标准的的性能没有改变。从这些数据中可看出,频率标准的高性能水平与结构紧凑、重量轻可兼得。     

空间用Hg^＋频标

本文介绍以约束在线性离子阱中的Hg~ 离子为工作物质的空间用离子频标的设计要点。这种新型频标可以提供象氢原子钟一样的超高频率稳定度,重量却与NAVSTAR/GPS用的铯原子钟相当,约为11千克,所以非常适于空间应用。为了达到11千克的估值,文中将Hg~ 离子频标和现在使用的GPS铯频标进行对比。建议采取最近研制的延展型线性阱结构,从而使空间用的Hg~ 离子频标的物理部分的体积减小到与铯束管相近。在这种结构下,现有Hg~ 离子频标显示出的优于10~(-15)的频率稳定度将会保持甚至有所改善,并将具有比目前任何适合于空间使用的频标更高的频率稳定度与重量比。