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。     

广播电视彩色付载波的频率稳定度及其对校频精度的影响

一、引言利用广播电视彩色付载波进行校频具有成本低、方法简便、测量时间短、比对精度高等优点,世界上不少国家早已应用。国内的一些天文、国防、计量单位从一九七八年起才开始研究,但进展较快。一九八一年九月起,中央电视台第一套节目就使用经中国计量科学研究院的国家大铯束频率基准定期校准的铯原子频率标准作为主振器发播彩     

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。     

宇航计测技术 2004年 总目次(总第139期～144期)

第 1期建设我国独立自主时间频率系统的思考王义遒 (1)………………………………………………………………………………TAI和UTC的进展王正明 (11)…………………………………………………………………………………………………………一种新型铷汽室频标电路方案冯克明　等 (16 )……………………………………………………………………………………NIM4 #铯冷原子喷泉钟新一代时间频率基准李天初　等 (2 0 )……………………………………………………………………光抽运小铯束频率标准中光频移的测量张军海　等 (2 6 )………………………     

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。     

磁选态单束铯束管铯原子速率分布的模拟计算

对铯炉准直器出口铯原子束的速率分布和角分布进行抽样,用蒙特卡罗方法模拟计算磁选态单束铯束管中五个关键位置的铯原子不同能级态的速率分布。结果是检测器处的铯原子速率分布不再符合麦克斯韦分布,分布密度最大值对应速率不随铯炉温度改变,只和束光学设计的参数有关。此模拟计算对指导磁选态铯束管束光学的设计有较大帮助。     

导航星全球定位系统(GPS)时钟计划:现在和将来

全球卫星定位系统(GPS)计划的成功首先取决于铯和铷原子频率标准和晶体振荡器的可靠性和工作特性。GPS 可以自豪地提供铷钟在轨道上运行两年的成功经验和铯钟在轨道上运行一年的成功经验。本文总结了最近六个月来计划局所开展的活动和铯钟、铷钟在轨道上的性能。在介绍 GPS 时钟计划时,我们着重介绍 GPS 用户部分情况和开展工作的打算。     

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。     

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。     

基于PID算法的磁选态铯束管C场的优化

介绍了磁选态铯束管的C场优化方法，通过自研的磁选态铯束管测试系统为铯束管提供必要的测试环境，设计不同的PID控制算法对铯束管的C场进行优化与分析，最终得到了合理的优化参数。通过对多只铯束管进行优化，将铯束管的（0~0）峰与±1峰的频率差控制在了42820kHz±20Hz范围之内，并与已有的铯束管测试平台优化结果进行比对，最优C场电流误差不超过002mA，验证了优化结果的正确性。     

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。     

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。     

罗兰—C精密时间同步中有关周期识别问题的探讨

一、问题的提出目前,罗兰—C标准信号作为一种精密时间标准信号已广泛用于北半球各国时频基准铯原子钟的洲际比对。由于罗兰—C系统采用了低频(100kHz)地波传播和相位编码。并用铯原子频标控制罗兰—C台的发射,因     

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。     

CPT铯原子钟微波信号源设计与分析

CPT原子钟由于其体积小、功耗低等优点广泛应用于通信、导航及数据传输等领域。本文采用数字锁相倍频的方法,根据CPT铯原子钟对微波信号的需求设计了一种中心频率为4 596MHz的信号源,并对其输出信号的相位噪声进行了分析。经测试,信号源电路尺寸为30mm×50mm,功耗小于200mW,输出微波功率范围为（-20~-5）dBm,输出信号噪声与理论分析相符,杂散抑制满足设计要求,调制信号频率为500Hz,可用于CPT铯原子钟。     

一种具有数字信号处理功能的铯频标方波调频伺服系统

本文介绍一种具有数字信号处理功能的伺服系统,该系统近来已经应用于铯频率标准之中。与以前的伺服系统相比,它采用了一个具有2赫频率调制的模拟锁定系统。新的系统具有多种优点,例如:调制和解调的线性好,信号处理的直流失调小并容易补偿到最佳控制。其他实验室所做的实验表明:输出信号的线性直流漂移可用二阶差分的信号处理方法消除。本文中介绍了采用高阶差分计算处理的伺服系统的实验结果及理论分析。结果表明,它对于改进频率稳定度看来是十分有效的。     

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。     

中等相对论性电子环-束引起的束迴旋不稳定性

本文研究了在电子等离子体频率ω_e远大于电子迴旋频率Ω_e的等离子体内,由中等相对论性电子环-束激发的高频(ω≥ω_e)束迴旋不稳定性。结果表明,高能电子束迴旋模在N2cos2θ<1和N2cos2θ>1范围内都是不稳定的,在N2cos2θ=1时是稳定的,这里N为折射指数,θ为传播角。当束迴旋模频率近乎等于冷背景等离子体本征模频率之一(ω≈ω_e)时增长率最大。文中介绍和讨论了色散方程的数值计算结果。      

磁选态单束铯束管束光学参数的模拟计算和设计

为提高铯束管跃迁信号强度,在束光学参数设计中,用蒙特卡罗方法模拟计算铯原子通过率和未跃迁比例。通过改变模拟计算中的束光学参数,分析铯原子通过率、未跃迁比例和倍增器首极电流的变化趋势,得到了主要束光学参数的合理取值范围。在铯束管实际装配和试验中使用束光学参数设计结果,有效地增加了倍增器首极电流。     

用于铯光泵磁强计的无磁恒温控制系统设计

针对铯光泵磁强计对原子气室温度高稳定性及无磁干扰的要求，设计了一种用于铯光泵磁强计的无磁恒温控制系统。该系统主要包括无磁加热器件与无磁恒温控制电路。无磁加热器件采用微机电系统工艺的双层对称四线结构，可有效抑制电流产生的磁场；无磁恒温控制电路通过交流加热进一步减小恒定磁场干扰，以现场可编程门阵列为核心，使用直接数字式频率合成技术产生高频加热信号，再经功率放大进行无磁恒温控制，减少硬件电路资源。测试结果表明，气室恒温控制的温度噪声峰峰值可达到0.02 ℃，满足光泵磁强计的性能要求。