使用反射系数电桥的谐振器自动测量系统

为了精确确定石英晶体谐振器的等效电路参数,已研制出一种自动测量系统。该系统的主要部分是 HP4191A 射频阻抗分析仪,它是一种使用反射系数电桥而频率范围为1到1000MHz 的可程控仪器。通过使用合格的阻抗标准,就可以使测量结果溯源于国家标准。完整的测量系统由阻抗分析仪、可程控频率综合器和合适的控制器组成。已经制作出一种专用设备来提供标准的晶体组件。介绍了该系统的硬件和主要软件的特点,并且给出了测量例子。除了测量等效电路参数外,此系统还允许用一个模拟负载电容来测量谐振频率和电阻。也可以测量寄生模的参数。此系统还适用于 SAW 谐振器以及体波谐振器的测量。     

SC切石英晶体谐振器在甚高频低噪声振荡器中的应用

晶体控制的甚高频振荡器广泛应用于具有优良短期频率稳定度和低相位噪声的信号发生器中。这种振荡器均采用工作在泛音模的 AT 切晶体。由于 AT 切晶体谐振器的幅频效应,使相位噪声难以进一步减小。双旋转切晶体(例如 SC 切晶体)的幅频效应较 AT 切的小得多。因此,可使 SC 切晶体工作在较 AT 切晶体所允许的更大的激励电流上。如果能使振荡器固有的相位起伏不随晶体电流的增大而显著增大,则采用 SC 切晶体元件可以改善晶体控制甚高频信号发生器的短期频率稳定度和噪声。曾用三次泛音 SC 切晶体(而不是用五次泛音 AT 切晶体)进行过100MHz 低噪声振荡器的实际可行性试验。对 SC 切和 AT 切晶体元件的相频特性进行了测量。测量结果表明,晶体元件的功耗能够比使用 AT 切晶体增加6-10dB。对用双极结型晶体管振荡器的噪声源的检查表明,二次及三次失真是造成实际振荡器呈现显著相位闪变的原因。从解凡得堡(微分)方程中出现的频率校正项可了解到减小频率闪变的要求。桥式 T 形振荡器适合于作 SC 切甚高频晶体振荡维持电路。曾研究过这种电路的噪声源(包括调幅闪变噪声的幅相变换),并得到了对上述振荡器所预期的 L(f)的估算值。对相同的一对振荡器进行了测量,预计的 L(f)和所测得的 L(f)很一致。结果表明,和 AT 切甚高频晶体控制振荡器相比较,SC 切晶体控制的甚高频振荡器的L(f)得到了显著改善。     

首次从理论上阐明石英谐振器在室温、低温下1/f噪声和Q值的关系

石英晶体振荡器的极限稳定度是由时域噪声本底相对应的石英谐振器频率噪声决定的。只有减小电子噪声的起伏,才能测量谐振器本身的谐振频率起伏。使用π型传输网络和相位平衡电桥,能够将激励源的相位起伏抑制50-60dB。此测量系统曾在室温下测量了大量的成对谐振器,发现1/f 频率噪声电平和 Q 值之间的相互关系遵循1/Q~4规律。为了将谐振器频率起伏的测量扩展到极低温,研究了一种能测不同谐振器对的新测量系统。因此,在4K 和1K 温度下测得了1/f 频率噪声,并观察到随着 Q 值的增加而噪声大大减小。现在有一种理论能解释1/Q~4规律。这就是根据声波衰减和速度变化引起的三声子相互作用过程来解释。声波衰减和速度变化这两种现象均可用热声子的张弛时间来加以说明。     

~(201)Hg~+离子贮存式频率标准

本文讨论利用在潘宁离子收集器中贮存~201Hg~+离子实现微波频率(和时间)标准以及光频标性能的潜力与存在的问题。有许多讨论一般都适用于离子贮存式频标。激光致冷、光抽运、以及微波或光时钟跃迁的光检测,可利用在194.2nm6P~2P_(1/2)←6~2S_(1/2)跃迁的窄带幅射,而有选择地将基态超精细能级与适当的微波幅射加以混频来完成。特别适用于采用潘宁(冷阴极)离子收集器的一阶独立场微波时钟跃迁是在1.534T 磁场的25.9GHz(F,M_F)=(2,1)←→(1,1)超精细跃迁。在563nm(毫微米)的双量子无多普勒5d~96S~(22)D_(5/2)←→5d~(10)6S~2S_(1/2)迁可能是光频标所要选用的。两种频标的绝对准确度具有达到好于1×10~(-15)而频率稳定度低于10~(-16)的潜力。     

星载铷原子钟用兰宝石灯的研制

由于具有现代技术水平的全玻璃铷光谱灯中 GPS 星载原子钟真空环境条件下使用时明显失效,提出了研制一种寿命比玻璃灯大一个数量级的新型灯的计划。采用兰宝石和类兰宝石材料的实际经验证明,用这些材料制成的灯将满足这种要求。因此,已经研制出几个这种类型的灯。初步结果表明,它们的工作特性几乎在各个方面都很类似于玻璃灯,但有两个例外:首先,点火特性稍有不同。其次,由于臭氧的产生而伴随有明显的紫外线输出。这个问题已经通过将一层薄的吸收紫外线的涂层粘到灯的外边而被排除了。最后结论是,目前已经有可供利用的对这些灯进行一年加速寿命测试所必需的工艺技术。     

磁层顶位置的卫星观测

本文用了自1963年到1979年卫星穿越磁层顶的1024个观测资料计算了向阳侧磁层顶椭球面的参数。企图从这些资料得出星际磁场和太阳风热压强对向阳侧磁层顶位置和形状的影响大小。但数值计算和理论分析都表明,目前所具有的观测资料的精度不足以获得星际磁场和太阳风热压强影响的数值。本文分析了各种因素所造成的在计算该椭球面参数时的不确定性。进而提出了对进一步工作的建议。该椭球面的平均大小、形状和方位的观测值与理论预计值是非常一致的。     

汞-199离子储存频率标准近期的理论进展和实验结果

储存在射频四极陷阱(Trap)中的199Hg离子在4O.5GHz频率时的超精细谐振,证明具有极窄的相对线宽,因而被选作为高精密的频率标准。引起该类频标频率变化的主要因素是因储存离子运动产生的二阶多普勒频移,采用少量低压气体作为背景,使运动的离子被致冷至300K所形成的离子云的密度几乎完全决定于伪电势与空间电荷力的平衡。我们发现在这种情况下,根据陷阱参数、温度和储存离子的总数和质量可以准确地计算出二阶多普勒频移。用氦作为致冷气体所进行的大量实验表明,由射频脉冲宽度限制的谱线宽度为0.85Hz。根据所观测到的谱线形状可以预计自然线宽将小于0.1Hz。采用闭环稳定储存离子数的方法,已能使测得的二阶多普勒频移达n×10~(-13)量级。     

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)。     

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。     

人造石英晶体不同生长区的热致发光

许多采用石英晶体的电子器件都工作在容易受到辐照的环境中。因此,研究辐照对石英晶体的影响是很重要的。我们在本文中指出,热致发光技术可以作为研究这个问题的一种好方法。我们将介绍在15—300°K温度范围内测量到的热致发光。已经分别获得Y切石英片各生长区(即+X、-X、+Z、-Z)的测量结果。该石英片是从未经扫描处理的电子级人造石英Y切生长棒上切割下来的。在这项工作中,我们首次发现在72°K、80°K、87°K和104°K时有很清晰的辉光峰。我们认为,在室温下经过X射线(50千伏、17毫安的白辐射)予辐照之后,仅仅出现在+X生长区(即135°K、162°K、178°K)的辉光峰可能与[Al_e_+]°中心有关。在+Z区样品中高于104°K的辉光峰完全不同于在+X区样品中看到的情况。在这个温度范围的所有辉光峰都随着室温下予辐照剂量的增大而逐渐减弱。从本文介绍的测量结果可以看出,一个或多个辉光峰相应于各个生长区存在的某种缺陷,而且它们的热致发光强度比例于石英中所含缺陷的密度。