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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

频率源对雷达测速精度影响分析

针对高稳频率源如何影响雷达测速精度问题,构建基于频率源分析雷达测速精度的理论模型,利用同步校频和互备双锁相环(PLL)改进方案实现了高稳高可靠频率源,然后通过静态模拟试验和动目标跟踪试验,分析频率源幅度、准确度、稳定度及同步校频、锁相环等模块对多普勒和测速精度的影响。结果表明,锁相环能够提升频率源短稳,降低雷达测速随机误差,同步校频能够减小本地铷钟与外部基准的频差,减小雷达测速系统误差,通过双源和双锁相环的设计,频率源切换或锁相环路切换时,也能够保证测速雷达系统正常工作。     

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。     

一种新型的微波信号源——晶体管介质稳频振荡器

本文介绍一种特殊的直接耦合式介质稳频振荡器。它是在耦合型加载带阻滤波式基础上改进的一种性能更为优良的高稳定振荡器。这种直接稳频振荡器,电路简单,便于调试,并能获得良好的结果。其性能指标如下:振荡频率2.75GHz;机械调谐100MHz左右;频率精度优于5×10~(-6);电压推频系数130kHz/V;在室温下连续工作5小时,频率稳定度达3×10~(-6);输出功率5～25mw可调;在温度-50℃～+60℃范围工作4小时,频率温度稳定度达1.0ppm/℃;功率稳定度达0.015dB/℃;频谱纯净,与测试仪表BP-9型频谱分析仪的频标相似。     

高稳定13～18GHz GaAs FET介质振荡器

本文介绍一种Ku波段串联反馈式GaAsFET介质稳频振荡器(简称KuDRO)。该振荡器由一个Ku波段FET振荡电路及一个高Q、低耗的介质谐振器串联反馈电路组成。其性能指标:在13～18GHz频带内用不同尺寸的介质谐振器在一块MIC基片上分别制出5种点频率的高稳定振荡器,功率输出为10～20mW;室温频率稳定度达2×10~(-5);在-45℃～+70℃温度范围内频率温度系数达±2PPm/℃,功率温度系数为0.02dB/℃相位噪声达-75dBC/Hz;杂波抑制度小于-60dBC;体积为36×30×16mn~3;重量为35g。     

一种可编程振荡器及FSK、PSK信号发生器

文章论述一种可编程控制的有源电阻正弦波振荡器及ＦＳＫ、ＰＳＫ信号发生器。这种振荡器仅由两个集成运放和电阻组成，不需要外接选频网络，有利于集成化。它能同时产生两个频率相同、相位正交的正弦波振荡电压，只需调节一个接地的电阻，振荡频率可调范围相当宽。它可用作为微处理机控制的正弦波振荡器，也可用作为数字调制的移频键控（ＦＳＫ）、移相键控（ＰＳＫ）信号发生器。     

硅基太赫兹频率源关键技术研究进展综述

随着太赫兹技术的发展,由于太赫兹THz(Terahertz)频段具有丰富的频谱资源和相对宽的带宽优势,因此太赫兹频率源表现出广泛的应用前景,如超高速短距无线/有线通信、雷达、医疗、成像和遥感传感器等.本文总结了硅基太赫兹频率源的最新研究成果和存在的问题,概述了近二十年来太赫兹倍频器、太赫兹振荡器、太赫兹天线、太赫兹辐射...     

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。     

空间用原子频率标准

现在,使用卫星导航系统的用户可获得非常高的定位精度,这在很大程度上是由卫星有效载荷的原子频率标准(AFSs)决定的。原子频率标准产生于50年代,主要用于实验室,现在原子频率标准的性能和可靠性都有很大的改进,许多卫星系统都携带有原子频率标准,如美国的全球定位卫星系统(GPS)、俄罗斯的全球导航卫星系统(GLONASS)和美国的军用战略战术中继卫星(MILSTAR)均载有原子频率标准。为测试相对论的预测,导致了氢激射器(氢钟)的在轨飞行。对于精确的可靠性研究来讲,在轨飞行的几百个原子频率标准的基数还是较小的。在过去三十年里,由于电子工业的成熟和空间级原子频率标准制造技术大踏步地改善,星载原子频率标准的性能也有了很大的改善。本文对空间系统的原子频率标准的历史进行了回顾,我们将对现在不同空间系统所用的、不同种类的空间级频率标准及其主要性能进行简要评论,并且对超级原子频率标准在将来的空间应用进行讨论。     

一种用于导航接收机的小数分频锁相式频率合成器

设计一种应用于双系统卫星导航接收机射频前端芯片的CMOS小数分频锁相环频率合成器,它由压控振荡器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、分频器以及Σ-Δ调制器构成。设计基于SMIC0.18μm 1P6MRF CMOS工艺实现。后仿真结果表明,频率合成器输出频率范围约为1.1GHz~1.6GHz,锁定时间为9μs,具有良好的相位噪声性能,可为射频前端芯片提供本振信号。     

德国科学家实现用单个原子存储量子信息

据科技部网站2011年5月23日报道,马克斯一普朗克量子光学研究所以Gerhard Rempe教授为首的研究人员,成功将单个光子的量子态写入一个铷原子中,存储一段时间后又将其读出。他们认为,     

星间链路体制下的星地双向时间同步方法

推导了星地双向时间同步的数学模型,提出了在星间链路体制下进行星地双向时间同步的方法,计算了新一代导航试验卫星与西安站的相对钟差,通过对计算结果分别按1周、1天和1小时时长进行参数拟合,以及进行短期频率稳定度分析,验证了试验阶段星间链路体制下星地双向时间同步的精度和性能。结果表明,1周、1天和1小时的拟合时长星间链路体制下的星地时间同步精度分别达到了3.42纳秒、0.30纳秒和0.15纳秒,10000秒频率稳定度优于8×10~(-14)。     

纳米二维黑磷的PTFE薄膜涂层的制备及其摩擦性能研究

采用旋涂法在7050铝合金表面制备了内含0、1.3%、3.8%纳米二维黑磷的聚四氟乙烯(PTFE)薄膜涂层。选择载荷为1N(接触压力为501MPa)、2Hz频率和5.3mm滑动行程条件下(平均线速度为21.2mm/s),使用球-盘摩擦仪进行摩擦磨损试验。利用环境扫描电镜(ESEM)和三维白光显微镜分别对涂层磨痕形貌和磨损率进行表征。黑磷含量为1.3%和3.8%的PTFE涂层的摩擦系数(COF)分别降低了23%(COF:0.079)和27%(COF:0.074),其磨损率分别从2.554×10~(-4) mm~3 N~(-1) m~(-1)降至0.758×10~(-4) mm~3 N~(-1) m~(-1)(降低70.3%)和0.156×10~(-4) mm~3 N~(-1) m~(-1)(降低93.8%)。结果表明,纳米黑磷材料与PTFE的复合膜不仅具有较好的润滑作用,而且能有效提高PTFE的耐磨性。     

针对初级频率标准采样数字跟踪器中频偏和噪声的分析

与以往的NIST频率标准不同,美国初级频率标准NIST-7中的主频跟踪器,并不是把一个本振锁定到原子谐振频率,而是把原子谐振频率与一个参考振荡器的频率进行比较。本文介绍对这个数字跟踪器的频偏和噪声分析,我们提出了对该跟踪器所做的少许修改,使得当存在频偏时可以得到更灵敏的测量。     

星载光电振荡器(OEO)实现方法研究

文章针对未来卫星领域对高频率、低相位噪声微波本振源发展需求,提出一种适应于星载应用的光电振荡器实现方法。首先介绍了光电振荡器应用背景、技术特点及发展现状。之后详细分析了星载光电振荡器的设计方法,给出了光电振荡器的振荡阀值、产生毫米波频率、幅度数学模型等,最后对光电振荡器的相位噪声性能进行详细分析。分析表明,利用光电振荡器能够产生超低相位噪声(-163d Bc/Hz@10KHz)的微波本振信号,且光电振荡器的相位噪声和振荡频率无关,星载光电振荡器为未来卫星领域提供一种可行的微波本振信号生成方法。     

星座时频测量技术研究

在卫星导航定位、天基无源定位等航天器系统构建中,需要星座具有统一的时间频率 系统,即卫星间实现时间与频率同步。在分析系统对星间时间与频率同步需求的基础上 ,提出了在星间建立双向单程测距链路,利用伪码测量获取的星间伪距、载波测相获取的星 间伪距变化率联合处理出时差、频差的算法,克服了一般双向比对方法中需要不断调整星间 时差的不足,工程实现星间时差测量标准不确定度可优于1 ns,星间基准频差测量标准不确 定度可优于1×10 -11 。