用于NR系列氢激射器频率标准的微处理机

NR系列氢激射器频标是NASA哥达德空间飞行中心提供资金和指导由应用物理实验室设计的,用于外壳的(Crustal)动态研究。为了提高氢激射器在延长几个星期后在现场实验的置信度,在NASA—NR型氢激射器内裝上了微处理机监控系统。这个系统提供了对腔体谐振频率的控制,对钟输出的同步和数据的传输。这一传输可把激射器关键的性能特性数据归档加到甚长基线干涉仪数据处理用的数据库中去。监测和遥控指令的特性为预防、维护和控制提供诊断信息,以调整激射器的工作参数。监测信息可以在本地观察,也可以通过电话或调制解调器在远处观察。微处理机提供的灵活性使激射器频率标准成为一种完全独立的时频仪器。     

氢激射器EFOS、NP、NX性能的最新测试结果

一、引言受国家航空和航天管理局(NASA)哥达德空间飞行中心(GSFC)的委托,本底克斯野外工程公司(BFEC)在一九八三年初测试了奥赛罗库兹(Oscilloquartz)的EFOS-2以及NASA的NX-3和NP-2氢激射器的性能,本文叙述了那次测试的结果。应国家射电天文台(NRAO)买主的请求,Oscilloquartz厂的技术人员把氢激射器EFOS-2运到马里兰州哥仑比亚城BFEC的氢激射器实验室,图1为EFOS-2氢激射器到达实验室不久的照片(图1略,请见原文)。     

氢激射器锁相环的计算机辅助分析和设计

氢激射器本身可以提供频率极稳定的微波信号,但由于所提供的信号是非整数频率。而且频率较高,同时信号输出功率较小,往往不便于直接作为时间频率标准源使用。所以,一般采用锁相技术来锁定石英晶体振荡器的频率,而把锁定的频率作为标准频率使用。本文首先提出氢激射器锁相环的计算机线性分析模型,然后借助计算机软件分析锁定的石英振荡器的相对频率起伏的功率谱密度和时域频率稳定度。最后,论述氢激射器锁相环设计中对各部分的参数要求,为其实际研制提供一定的理论依据。当然,上述分析也同样适用于其它原子频标。     

美国行星际因特网的构建

1 概述 行星际因特网(IPN)是美国根据深空探测的需求提出来的研究热点.在20世纪末美国国防高级研究计划局(DARPA)资助美国航空航天局(NASA)的喷气推进实验室(JPL)进行IPN计划的研究,在21世纪初IPN转而由JPL牵头的IPN架构核心团队和一些大学、因特网协会下属的IPN专门兴趣组(IPNSIG)及空间数据系统咨询委员会(CCSDS)等组织和机构,进行广泛的研究和讨论.     

用于精密时间、频率测量和分配的低噪声隔离放大器和隔离相位比较器

为美国国家宇航局(NASA)哥达德空间飞行中心(GSFC)的氢原子标准的发展计划,已经研制出一种噪声非常低的、高性能宽带隔离放大器和隔离相位比较器。设计这些隔离放大器是为了能够分配来自氢激射器30KHz 至45MHz 的标准频率,而不降低氢激射器的性能。设计的这种隔离相位比较器是用来进行现代水平的氢激射器的互比,而不增加测量系统的噪声。这些装置的相位稳定度的本底是27fs(10~(-15)秒),而长期稳定度优于1PS。它们的温度系数为摄氏每度1PS 量级。实际上它们没有电压系数。当它们用于分配放大器和相位比较器系统时,这些装置的隔离度大于90dB。     

实用型氢激射器频标锁相接收系统

为了使上海天文台两台氢激射器频率标准更好地适应甚长基线干涉(VLBI)实验的要求,我们充分利用国内外新器件,采用新技术方案,研制出一种实用型氢激射器锁相接收系统。该系统具有接收灵敏度高(≤-120dBm)、噪音系数烛(≤1.8dB)、体积小、自动搜索人锁以及可靠性高等特点。本文主要以系统设计为实例,讨论了氢激射器频标锁相接收系统的总体设计原则、锁相环路的设计考虑和环路对系统的噪声抑制的定量估算等问题。最后,介绍了运用该系统后氢激射器频标的短期频率稳定度达到1.88×10-~(13)/S、3.7×~(-14)/10S、9.2/10~(-15)/100S9.5×10~(-15)/1000s,完全满足了甚长基线干涉实验的需要。     

美国海军研制大气补偿卫星

美国海军研究实验室(NRL)正为战略防御计划局研制小功率大气补偿试验(LACE)卫星,这是一个大气扰动测量系统,能为使用地基激光器进行大气补偿提供方案验证。这颗重1400公斤的重力梯度卫星计划在1989年送入低轨道,寿命为2年半。它携带一个大气补偿研究用的(装有仪器)称为遥感器阵列系统(SAS)的激光目标板。SAS将用红外、可见光或紫外线波段观测激光束截面的功率分布,自适应镜片的调整以毫秒计算。镜片接收和保持     

利用金属氢化物处理氢激射器中的气体

氢与某些金属和合金之间相互作用的可逆性,在满足氢激射器的氢源供应、氢气流量调节以及保持真空度等方面,得到了十分有效的应用。此外,氢化物在减小激射器的体积、重量和功耗以及改进系统的可靠性等方面都有重要作用。可供振荡式小型化氢激射器运行七年的氢源,可以存储在50克LaNi_5或50克LaNi_(4.7)Al_(0.3)中。包括一个电控钯银合金稳流器在内,氢源所占的容积小于50毫升。为氢激射器配套的吸气剂——离子真空泵组合装置中,用锆石墨作吸气剂。工作经验表明,为确保激射器运行可靠,需要具备洁净的、可烘烤的真空系统。这种真空系统的设计要求是十分严格的。     

史密森天文物理观测台研制的冷氢激射器及有关装置

低温冷却激射器为测量频率偏移和存储壁涂敷材料的弛豫特性创造了有利条件。这种涂敷材料是从常态变为气态物质而被冻结在存储壁上的。我们对FEP—120聚四氟乙烯在77K至48K之间的原始测试结果作了报道,并把这些测量结果和法国de Saintfuscien在372K至77K之间的测试数据进行了比较。对激射器的某些设计性能作了说明。低溫激射器的氢分离器,完全密封在真空环境中,其温度77k。本文还介绍了在真空中工作的分离器和其它一些装置。这些装置已在常温激射器中被采用并进行了测试。它们既适合于太空环境又适合于在地面使用。     

氢激射器频率稳定度的微机实时测试系统

对于一个实用的氢频标来说,其频率稳定度的测试,特别是实时稳定度测试,腔体调谐与线Q值的测试都是必不可少的。以前。我们都是手工来完成这些工作的,既烦琐又不准确,且在实用过程中不能给出实时的频率稳定度值,1986年后,我们用Apple(?)微机作为主体部分建立了频率稳定度实时测试系统,它不仅给出实时的稳定度,且同时进行腔体调谐与线Q测试,既方便又使测试精度大大提高。本文将描述这套测试系统,给出氢钟经改进后由这套系统测得的最新结果。     

休斯研制出超精度空间原子钟

原来由休斯研究实验室研制的供空间用的氢微波激射原子钟,现经休斯飞机公司重新设计后,精度显著提高,三千年误差不过一秒,计划用在卫星导航系统上,第一套组件预计在1986年6月移交给美海军。由于新钟的致冷器仅重50磅(原为1000磅),从而大大降低了钟的尺寸和重量。     

超导腔稳频红宝石激射器振荡器

本文介绍一种新型全致冷频率源——超导腔稳频激射器振荡器(SCSMD)的稳定度分析、性能及设计。文中还将介绍该振荡器的各个部件的实验研究结果。它将充分证明采用这一技术方案有可能使频率稳定度达到优于△f/f=10~(-17)的水平。以前设计超导腔稳频振荡器,采用低温下的铌腔与室温下的微波电子器件相结合的方案。但据报道这种方案所能达到的最佳频率稳定度仅为△f/f=3×10~(-16)。这主要是因电子系统与腔体互连的部分不稳定影响了长期性能。但全致冷的方案却不存在这一问题,因为热膨胀系数被冻结(freezing-out)以及完全没有热梯度。红宝石激射器在目前所有微波放大器中噪声温度最低(1.5k),看来它是用于全致冷振荡器的较理想的器件。它的有效输出功率(～10~(-7)W/cm~3在4.2k)足以用来进行时间长于一秒的测量。另外,它具有相当高的增益(Q_m=-100)使得仅需振荡器与稳定腔之间保持很弱的耦合即可。此外,它本身的功耗也很小,即使在低至1k时也能与腔体工作在同一温度环境条件下。但激射器的工作和调谐却需外加磁场,这就产生了一个很重要的技术问题,即需要对超导腔加以磁屏蔽,同时磁场的变化还将产生频率的牵引。为此,文中介绍了采用多腔方案来解决这一问题。该方案将红宝石部件与超导腔隔开一段距离。我们还将谈到具有较大频率牵引效应的低Q腔稳定的激射器振荡器的频率稳定度。最后,本文将介绍有关研制结构最坚固的超导腔的结果。兰宝石的热膨胀系数仅为铌的百分之一,其微波损耗在1.5k时,目前已达的最低值为7×10~(-10)。在兰宝石上镀超导体的谐振腔可达(按设计要求值)Q=10~8。     

Rb~(87)激射器的短期频率稳定度及系统效应

本文主要分析与估算铷(Rb)激射器可能达到的频率稳定度,并研究有关光抽运率、泡温、耦合系数及接收机噪声等因素的影响。对上述各系统效应对激射器频率的影响作了分析。实验证明它们主要对长于一秒的频率稳定度有影响。如何控制激射器的各主要参数使其产生的相对频移小于1×10~(-14)分别进行了估算。     

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。     

振荡式小型氢脉泽的特性

本文对CHYMNS-Ⅰ型和CHYMNS-Ⅱ振荡式小型氢脉泽和它们的稳定度性能作了说明。两种脉泽的工作原理完全相同,但体积和重量相差很大。它们可以采用小型化腔体结构。由稳定性数据能够判断,当脉泽体积减小时,性能有所下降。CHYMNS-Ⅰ型的腔体尺寸是15厘米(外径)×15厘米(长),τ=100秒时,测出的根值阿仑方差σ_y(τ)=6.6×10~(-14)。CHYMNS-Ⅱ型的体积较小,相应的数据是11厘米(外径)×15厘米(长),τ=100秒时,σ_y(τ)=1.3×10~(-13)。从使用观点看,优先考虑的是它的长期稳定性。两个小型脉泽直接比对测出的数据是:τ=10~5秒时,σ_y(τ)=4×10~(-15)。这一测试结果说明,用电子的方法稳定腔体,对克服环境扰动的影响是卓有成效的,从而保证脉泽的频率输出长期稳定。     

美国的GOES-4气象卫星

今年9月9日,美国从卡纳维拉尔角发射了新的同步实用环境卫星(GOES-4),运载火箭是德尔他3914。卫星大约定位在西经95度的美国上空。当位于西经135度的“西部星”-GOES-3或工作在西经75度的“东部星”-SMS-2发生故障时,GOES-4将移至发生故障卫星的位置上,并能立即展开正常工作。这是休斯公司研制的第一颗美国同步气象卫星,以前的2颗同步气象卫星(SMS)和3颗同步实用环境卫星(GOES)是由福特公司和通信公司研制的。休斯之     

轻便型氢脉泽研制计划的试验结果

在美国空军支持下西格玛-托标准公司承担的定名为“轻便型氢脉泽的研究和发展计划”已经完成。从小型腔脉泽的新概念开始,通过对试验电路板脉泽的测试,该项工作已经从试验性泡和腔的最佳选择进展到对称之为“小型氢脉泽”第一台工作样机的设计、制造和测试。为了达到计划的目的,在过去的实践基础上提出一些新的试制和改进的要求。这些要求是:改进氢源,改善射束光学设备,新的选态器、新的腔频控制技术和Q的提高以及更小型的高效电子系统。本文介绍“小型氢脉泽”最近的试验结果,同时也将讨论氢脉泽进一步小型化和在改善大泡氢脉泽方面改进加工工艺的意义。     

休斯飞机公司研制20/30千兆赫实用型通信卫星

休斯飞机公司准备研制并建造几颗20/30千兆赫通信卫星。这些卫星将是采用尚待开发的20/30千兆赫频段的头一批通信卫星,其通信容量(带宽)更大,能缓和现有地球同步轨道电磁波频率拥挤的局势。休斯飞机公司准备自己出钱为毫米波卫星筹资,卫星将由休斯飞机公司银     

美国航宇局计划向冥王星发射探测器

“更廉价、更完美、更快速”,这是美国航宇局局长戈尔丁为航宇局制定的奋斗目标。根据这一指导思想,航宇局下属的“喷气推进实验室”(JPL)的科学家们重新开始考虑向冥王星发射探测器的计划。 JPL已经设计出一个重150公斤,由一台高清晰度摄像     

美海军定于今夏发射一颗专用廉价卫星

去年10月,美国海军的测地卫星(GEOSAT)开始发生故障,首先是星上纪录能力丧失,从此研究人员再也没有接收到卫星的测量数据。接着在今年1月5日,星上高度计又出了毛病,至今卫星一直处于不工作状态。鉴于此种情况,美国海军决定于今夏发射一颗小型专用廉价卫星——SALT卫星,为战术和气候研究人员提供海洋数据。几年来,美国海军一直是研制小型、廉价卫星的支持者。SALT卫星将使用海军子午仪计划剩余的最后一枚侦察兵火箭,于今夏在范登堡