铷频标温度系数影响因素分析与改进方法研究

高性能的被动型铷原子频率标准（以下简称铷频标）主要用于恶劣工作环境等特殊领域，铷频标的准确度和稳定度是卫星定位的两项关键技术，铷频标的稳定度包括短期稳定度和中长期稳定度，而中长期稳定度主要由温度系数决定。本文从改善铷频标温度系数的目的出发，全面梳理和分析了影响铷频标温度系数的主要因素，提出零温度系数等高线图优化法和零光频移灯激励电压优化法，并通过改进物理部分结构热设计等措施，优化了铷频标物理部分的温度系数。经试验验证，结果表明整机温度系数约为-2E-14/℃，铷频标的10⁵s稳定度5.52E-15，改善物理部分温度系数的方法和措施是有效的。     

一种低温度敏感性铷频标物理部分研究

物理部分是原子频标的核心部件,对温度变化比较敏感。因此,温度敏感性是铷频标稳定度提高的一个重要限制因素。以一种改进型铷频标物理部分为研究对象,在分析温度波动对铷频标稳定度影响的基础上,提出了改进铷频标物理部分温度敏感性的措施。通过试验验证,这些措施能够有效地降低铷频标物理部分温度系数。     

改善铷原子钟物理部分温度系数的研究

铷原子钟的温度系数是决定其长期频率稳定度的关键因素,物理部分的温度系数又是铷原子钟温度系数的重要组成部分.为了改善物理部分的温度系数,在理论分析的基础上开展了试验研究,结果表明:提出的改善物理部分温度系数的措施是有效的.这对于进一步提高星载铷原子钟频率稳定度具有积极作用.     

铷频标物理系统的改进研究

物理系统是铷频标的核心部件,通过分析影响频率稳定度的因素,对物理系统内部结构进行了改进。改进后的物理系统采用分离滤光的三泡结构,增加了光学滤光技术,此外,物理系统还选用了磁控管微波腔。经测试,改进后的铷频标温度系数为9.7×10^-14/℃,频率稳定度约为1×10^-12/τ（1s≤τ≤10 000s）。     

γ辐照对铷频标物理部分参数影响的研究

通过γ辐照试验,分析了辐照对铷频标物理部分各项参数的影响。辐照后,振荡回路的电流变化对频标准确度的影响可忽略不计;光电二极管受辐照后会使短期稳定度变差,辐照剂量率小于1 400 rad（Si）/h,不会对频标的短稳性能产生显著影响;控温电路受辐照后会引起控温点移动,从而改变频率准确度。     

提高铷原子频标短期稳定度的研究

对影响铷原子频标短期稳定度的三个因素进行了分析,在此基础上提出了改善短期稳定度的方法和措施,并通过试验进行了验证,获得改进后的铷原子频标的短期稳定度指标,短期稳定度从7×10^-12／1s提高到1．20×10^-12／1s。     

铷原子频率标准的小型化研究

为推动国产铷原子频标技术的深入发展,我们进行了小型铷原子频率标准装置的研制,目的是重点解决铷频标的小型化、长寿命、高稳定度、低相位噪声、低老化率等技术关键。详细介绍了小型铷原子频率标准装置的基本组成和工作原理,并对其重要组成部分(包括微波倍频链、误差放大链及同步检波、物理泵体、高稳压控晶振)在小型化前提下进行的技术指标改进作了深入的分析和说明,最后简要分析了小型铷原子频率标准装置的可靠性和实用性。     

光纤频标传递的稳定性分析

光纤是进行长距离、高精度频标传递的理想介质,为达到更好的传递效果,分析了光纤频标传递系统的稳定性能,找出了影响频标稳定度的主要因素,进行了稳定性的仿真计算,并得出了与相关精密测算一致的结果。结果表明,几种主要因素的影响大小均与频标的中心频率无关,强度噪声是影响频标稳定性的最大因素,控制信噪比是提高稳定性的关键所在。     

铷原子频率标准的计算机仿真与实验研究

针对被动型铷气泡频标的特点,分块建立了包括量子物理系统、压控晶振、倍频链路以及伺服环路在内的仿真模型,再将这些模型首尾相接起来,构建了铷气泡频标整个系统的闭环仿真模型。最后再利用模数混合仿真工具PSpice,分开环和闭环两种情况对铷气泡频标进行了仿真分析和实验验证。     

铷原子钟温度补偿技术研究

利用直接数字频率合成器AD9852设计并制备了一种铷原子钟的温度补偿电路,该电路能够在不降低铷原子钟输出频率短期稳定度的基础上,有效地减小了`铷钟的温度系数。     

基于光纤双环网的高精度时频同步技术研究

本文介绍了一种基于光纤双环网的时频同步技术设计方法，针对时频设备协同使用时如何获得高精度同步指标这一问题提出了一种设计思路。以系统时间源使用北斗/GPS/GLONASS，本系统同步精度优于5E-13，频率稳定度优于5E-13@1d；以UTC(BIRMM)输出的TOD+1PPS做系统时间源，本系统同步精度优于4E-13，频率稳定度优于6E-14@1d。本方案提出的方法原理简单，系统可根据使用情况进行裁剪，相比卫星双向等手段成本低廉，适合在时频同步领域推广。     

利用调制域分析仪实现频率稳定性的测量

介绍了时域频率稳定性常用的测量方法 ,并重点介绍了利用调制域分析仪实现时域频率稳定性的测量方法。这种测量方法可以实现时域频率稳定性的无间隔测量 ,消除了原有测量系统 (HP5 390A频稳分析仪 )中由于有间隔取样而对测量结果造成的影响     

冗余度机器人动力学优化控制研究

稳定性和终态自运动是动力学优化中的难点.为了解决冗余度机器人动力学优化中的这些困难,深入研究了动力学优化和关节速度间的内在联系和矛盾,提出通过优化关节速度提高动力学优化的综合品质的思想,阐述了在线调节关节速度齐次项,同时改善稳定性和终态自运动的方案.仿真证实所提方案的实用性和有效性.     

高分辨力原子频标比对装置的研制

高分辨力原子频标比对装置是采用时差法和频率差值倍增技术相结合的方法对待测信号进行频率稳定度的测量。测试结果表明该方案设计的合理性和先进性,其实际测量的附加频率不稳定度指标达到<5.0E-14/1s。     

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。     

高频高稳恒温晶体振荡器设计

本文采用低频高稳振荡与低噪声倍频相结合的方法，并进行精密控温设计，研制了一种高频高稳恒温晶体振荡器，输出频率为100MHz，短期频率稳定度可以实现2.68E-13/s，2.54E-12/100s，老化率优于7E-11/d，谐波优于-50dBc。经随机振动、冲击和温度冲击等环境试验考核，晶振试验前后频率变化均小于±5E-9，可以很好地满足多领域应用对高频高稳定信号源的需求，可靠性高，有利于简化系统构成，缩小设备体积。