关于为全球定位系统第一阶段时域测量而建立的NBS双混频时差系统的报告

根据1975年频率控制年会上报告的一篇文章,NBS被要求建立一个双混频时差测量系统。本报告的内容包括满足这种要求的双混频时差系统的设计、制作和测试。该系统的时差测量精度约为0.1ps,准确度约为10ps;同样,频率稳定度的精度可描述为σ_y(τ)≈10~(-13)τ~(-1),0.1s<τ<10~3s,在τ约等于半天时,它等于10~(-16)。全球定位系统计划的第一阶段对该系统的要求是对载于卫星上的钟进行测量。本报告所述双混频时差系统,是能够容易地满足该计划整个时域测量要求的唯一系统。从1975年频率控制年会上报告的原型双混频时差系统获得进一步认识的同时,为满足全球定位系统第一阶段所用时域测量系统的要求,对双混频时差系统的设计和制作作了适当的修改。这些修改包括:一对NBS设计的、用于隔开来自公共振荡器的信号的隔离放     

温度补偿晶体振荡器的调查和试验结果

为了评定中精密和高精密温度补偿晶体振荡器的使用价值和质量,购买了各种类型的振荡器并进行了试验。试验包括频率一温度稳定度和老化。我们发现,在稳定度为1—5×10~(-6)范围内的振荡器符合技术条件,只是老化特性的差别很大。在0.5×10~(-6)和1×10~(-6)之间的振荡器却不太顺利,有相当百分比的数量不满足技术条件要求。这些振荡器的老化比较好,但在很多情况下仍使人失望。没有发现价格和性能之间的相关性。用户已知道,在计划将振荡器用于系统之前,要对备用的振荡器仔细地加以测定和试验。     

国际通信卫星将开展新的商用业务

据国际通信卫星组织透露,国际通信卫星将向用户提供新的商用业务,这些业务允许用户使用国际通信卫星来建立其自己的数字式多用途通信网络。新业务使用的频率是K波段和C波段。提供新业务将要求对国际通信卫星-5A和-6行进适当的修改,以便在114/1和2/14GMHz的频率范围内提供波束覆盖。同时还需要建立一些新的地面站——     

美国,西德和意大利的真空计量

近几年来,我们先后访问了美国NBS、西德PTB和意大利IMGC,他们都是国际上重要的计量学研究中心。本文将着重介绍他们的真空计量工作,由此也可以了解到国际真空计量学研究的一些动向和趋势。NBS超声干涉仪水银压力计,为国际最高水平。PTB的超高真空计量标准——分子束法(10~(-10)P_a)为国际最好水平。IMGC建有从10~5～10~(-5)Pa区间的各种标准。     

用激光致冷的精确的~9Be+原子钟

在原子频标中采用激光致冷储存离子,因其大大地抑制了多普勒效应,将有可能达到非常高的准确度。利用~(201)Hg~+基态超精细跃迁的原子钟,其准确度与稳定度都可能超过1×10~(-15)量级。但用激光致冷的~9Be~+离子更易于用实验方法获得。所以,研究~9Be~+频标是为了研究离子储存频标中激光致冷的一般性问题。实验中约有300个~9Be~+离子储存在一彭宁陷阱(PenningTrap)中,用激光对其致冷。在～0.82T磁场时,观测到频率为303MHz的基态(MI,MJ)=(-3/2,1/2)→(-1/2,1/2)核自旋翻转超精细跃迁,其跃迁频率与一阶磁场无关。用时域Ramsey询问法测得线宽为25MHz。被锁定到该跃迁频率上的振荡器的稳定度达:采样时间间隔为400s<τ<3200s时(τ)≌2×10~(-11)。用测量离子速度分布的方法测定二阶多普勒频移约在5×10~(-14)量级。在本实验中,磁场不稳定性影响约在3×10~(-14)量级。所有其它系统误差估计皆小于3×10~(-14)。     

NBS/GPS原型接收机的结构和性能特性

利用两个地面站的位置是已知的这个事实,美国国家标准局(NBS)提出了一种全球定位系统(GPS)信号在专用存取信道中的特殊应用问题。因此,如果从这两个地面站观察同一卫星,就有很好的时间传递能力。NBS 研制的一种原型接收机的特点是时间传递精度极高,而且成本低。即使不知道通过接收机的绝对时延值,人们也能通过了解两个接收机之间的时延差而进行绝对的时间传递。从接收到的卫星信号所得到的接收机输出端的均方根时间起伏值好达3.5ns,这是由于使用了平均时间为15秒全向天线的缘故。这噪声被表征为白噪声调相,此噪声经过平均可以低于系统噪声,而系统噪声在环境温度为几度范围内大约为1毫微秒。测量 NBS(博尔德市)和美国海军天文台(USNO,华盛顿特区)之间的时差,得到的天与天之间的时间起伏约为5ns。将软件与接收机组合成全自动的系统,用 Z80A 微处理器来调整接收机锁相环的幅度和调整合成器,对额定的多普勒偏移进行校正。该接收机还有一个突出的特点,就是可以利用微处理器来校准0.1ns 的内部时间间隔计数器。用户所需要的只是一个本地的秒脉冲信号、一个5MHz 的信号及其本地坐标。     

超稳定激光钟

空军为满足先进战斗机的需求已提出高准确度定时频率源和精密惯性导航系统的要求。作者曾提出一种采用多频环形激光陀螺仪(RLG)同时作为陀螺仪和钟的方法。这种器件采用带附加检波器的多频环形激光陀螺,该检波器用于检出583MHz的拍频,并相应地配上必要的电子部件,以产生5MHz的钟信号。已完成两套环形激光陀螺的试验工作。第一套环形激光陀螺在低速旋转时并不起陀螺仪的作用。稳定度数据在lms与200ms之间是较好的,但时间更长则开始变坏。第二套环形激光陀螺起陀螺仪的作用,不过来曾在试验中作过相应的测试。频率稳定度达到4.6×10~(10)/lms;3.4×10~(-10)/10ms;8.7×10~(11)/0.1s;1.6×10~(10)/1.0s;4.5×10~(10)/10s;4.8×10~(-9)/100s。从lms到200 ms的数据主要受量子系统限制。长期稳定度变坏显然是由法拉第转子的温度漂移所引起。建议采用补偿法以改进准确度。环形激光陀螺钟是一种传递型频标,因而在使用前必须调节到参考频率源的频率上。目前可按全球定位系统(GPS)、联合作战情报发布系统(JTIDS)、雷达技术或直接连接到一时间标准等办法作参考来调节环形激光陀螺钟。     

比对法真空计量标准装置的研制

比对法真空计量标准装置是一种结构简单、操作方便、检定效率高、实用性强的二等真空标准装置。主要技术要求完全符合国际标准化组织(ISO)和国内有关真空标准的规定,尤其适用于真空计量二级站和一些基层单位大量常规校准,校准范围为10~5～10~(-4)Pa,总不确定度小于10％。在10~(-4)Pa范围内,压力的稳定度好于1％,在1～10~5Pa范围内,压力的稳定度好于0.5％。该标准装置的极限压力达10~(-6)pa。     

采用捷变低噪声锁相环合成器的L、S波段雷达激励器

用锁相环产生雷达频率的激励器已在吉尔菲兰的国际电话电报公司(ITT Gilfillan)制成并进行了测试,其性能在许多方面均比用标准直接合成器形式的优越。除了不太复杂外,锁相环法更适用丁不同系统的频带并为雷达系统产生频率增加了一种模式方法。L波段基本激励器已研制成功,其复盖频率范围为1.2到1.4千兆赫,附加上S波段合成器和上变频器可扩展到3.1到3.6干兆赫。在L、S波段所测得的短期稳定度为≤3×10~(-10)/1ms。在500兆赫带宽内取得了250千赫的步进。频率任何变化,总稳定时间<60微秒。相位达到0.1度以内。该激励器完全采用厚、薄膜混合电路和微波集成电路制成。因此,性能得到改善,延长了平均故障时间,并减小了尺寸、重量和功率。     

NIM4#铯冷原子喷泉钟新一代时间频率基准

回顾了NIM4 #钟实现 5 μK冷原子云 ,74cm原子喷泉和 0 95Hz线宽Ramsey跃迁实验 ,报道了 9 19GHz微波锁定到铯原子秒定义跃迁 ,频率稳定性达到 (5 - 7)× 10 -15(15 0 0 0s)。目前我们正在进行不确定度评估 ,可望不确定度进入 10 -15量级 ,建立我国新一代时间频率基准装置。     

用数字补偿法降低声表面波振荡器的温度灵敏度

本文介绍一种用数字补偿法降低声表面波振荡器温度灵敏度的方法。AT切石英声表面波振荡器的初步研究结果表明,在-13到+97℃温度范围内,频率的变化从191.7×10~(-8)减小到5.2×10~(-6)。主要特点是在同一基片上使用两个延迟电路。第一延迟电路被调节来与声表面波具有低温灵敏度的方位保持一致。借助于反馈回路的振荡,该电路提供更精确的频率和时钟。第二延迟电路被调节来与声表面波具有高温灵敏度的方位保持一致,并通过其振荡频率起测温器件的作用。利用直接安放在基片上的温度表,把热接触和时间常数问题减到最小,从而得到准确的温度传感。温度表的频率(温度的一种直接量度)是递减计数,以便给预先校准好的只读存贮器提供地址。在每一温度上均在ROM的数据线上产生一个保持稳定时钟频率所需要的移相器控制字,然后送到电子可变移相器。     

GaAlAs单模半导体激光器的光谱特性

单模半导体激光器与单模气体激光器相比较,具有自由振荡噪声的特性而显示出(1/f)~(1/2)的相关性。自由振荡激光二极管发射复盖的频率范围为几兆赫,并具有明显的频率不稳定性。当观测到的谱线窄到大约100千赫而使频率稳定度有显著提高时,10~(-7)到10~(-5)量级的弱反馈可提高激光的发射。较强的反馈会引起发射特性的迅速恶化。     

一种全集成化的温补晶体振荡器

介绍了一种全集成化的温度补偿晶体振荡器 (以下简称温补晶振 )的原理及应用。它采用三次函数电压发生器得到温度补偿电压 ;采用软件的方法实现频率的自动调整。由于采用这种新的补偿方法 ,使得它便于集成化 ,因此它具有体积小、功耗低的优点。其输出信号的频率稳定性可在宽温范围 (- 30℃～ + 85℃ )下达到± 1× 10 - 6 。基于这些优点 ,这种集成温补晶振可在对体积和功耗要求严格的领域 ,尤其是在便携式设备中得到广泛的应用。     

深腐蚀声表面波谐振器长期老化的改善

最近,深腐蚀声表面波谐振器的长期性能表明,在老化方面取得引人注目的改善是可能的。我们以前报导过关于这种器件的长期老化率为1×10~(-8)/日。该数据还不能证明老化率随时间递减的特性。由于对表面加工、清洗和后来对再污染的控制有了很大改进,以及重新设计了腐蚀系统,因而,目前的声表面波谐振器在60℃时的老化率大约为2.8×10~(-9)/日。此外,这些器件的Q值在160兆赫时,大于50000。经130天后,频率漂移曲线仍在渐近地减少。根据目前的性能,实现1×10~(-9)/日或更小的极限老化率看来是可能的。     

石英晶体振子的频率与加速度特性的测量技术

本文介绍一种能够快速测量在随机振动下晶体振子的加速度灵敏度的测量仪器。这种测量仪器比用HP台式计算机构成的频谱分析仪来计算加速度灵敏度与加速度频率的关系并记录下结果要快一些。这种测量仪器能够测出使用仪器的噪声水底,而这种使用仪器能够在频率为500～15000Hz、加速度为10~(-4)g~2/Hz到10~(-3)g~2/Hz时,对低于10~(-10)/g的VHF晶体振子的加速度灵敏度进行测量。本文将讨论用频谱分析仪测量电压和所要求的加速度灵敏度之间的关系,还给出了AC、FC、IT和SC切晶体的加速度灵敏度的计算机取样曲线,用以说明谐振频率与安装系统的关系。     

用传递法检定频率测量装置

一前言随着科学技术的不断发展,铯、铷、氢原子频标与高稳定晶体振荡器指标不断提高,各种频率测量装置(有称频差倍增器,频率比对器、测频器等等)相继问世并不断提高,频率测量装置从频差倍增次数较少增加到10~5倍,至目前发展到由低倍增(或不倍增)测多周期或时间间隔来达到很高的测量精度。对频率测量装置的测量精度的判断一般都采用自相关法自校来进行,但在测量比对中发现一些问题。如一台按4110锁相分频原理研制的10~6倍误差     

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。     

非整数频标测量系统通过鉴定

航空航天部第一研究院于1992年3月24日对102所研制的“非整数频标测量系统”进行了技术鉴定,中国计量科学院、北京市计量科学研究所以及航空航天部的101所等五个单位的专家参加了鉴定会。经过认真评审,认为: 该系统利用现有仪器与自行研制的宽频带频率变换器组成了一种新的非整数频率测量装置,其测量范围为1～80MHz,测量不确定度达到3×10~(-11)/s(小于10MHz时)和5×10~(-12)/s(大于和等于10MHz时)。频度变换器的研制是本系统的关键,它采用双平衡     

AlGaAs激光器的频率稳定

本文主要报道AlGaAs激光器谱线宽度的测定及频率稳定方面现已完成的工作,并相应说明其有关的应用。实验证明,谱线宽度可以减窄至1MHz。曾采用法布里一珀罗(Fabry-Perot)干涉仪,水及铷~(85)吸收谱线作为参考标准,以改善长期(τ≥ls)频率稳定度,相应所达到的阿仑方差σ~2方根值的最小值分别为:2.0×10~(-11),1.1×10~(11)和1.4×10~(-12)(在τ=100s时)。采用外光栅的激光器,最佳σ为3.2×10~(-12)(在τ=100s时)。经多项试验已完成了改进短期频率稳定度(τ相似文献   

用以提高表征振荡器性能的修正的“阿仑方差”

目前,“阿仑方差”σ_y~2(τ)已成为用时域法测量振荡器不稳定度的事实上的标准。振荡器的频率不稳定度往往可以用幂律谱适当模拟:Sy(f)～f~α,其中 y 为标准频率,f 为付里叶频率,而α在某一付里叶频率范围内为一个常数。已经证明,对于幂律谱σ_y~2(τ)～τ~μ,且在-3相似文献