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一种新颖的铯原子钟频率信号处理的线路技术

西安电子科技大学学报 2015年第2期42卷 71-76页

作者：白丽娜周渭都倩倩陈娇陈鸿杰西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071

针对传统频率信号处理仅把相位处理局限于相同频率标称值的情况,基于相位群同步和群连续的原理,使得相位处理适合于复杂频率信号之间,包括取样时间间隔(相位差)测量、处理和锁相控制等方法来改善原子钟的系统结构.该方法与传统的频率归... 详细信息

针对传统频率信号处理仅把相位处理局限于相同频率标称值的情况,基于相位群同步和群连续的原理,使得相位处理适合于复杂频率信号之间,包括取样时间间隔(相位差)测量、处理和锁相控制等方法来改善原子钟的系统结构.该方法与传统的频率归一化及相位处理的方法相比,在简化系统的频率变化线路的情况下,通过简单的相位群同步的锁相控制,得到的原子钟输出信号有好的准确度和长期稳定度指标,以及优良的短期稳定度和相位噪声指标.

关键词：异频锁相取样时间间隔测量准确度传递铯原子钟

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铯原子钟速度分布的计算机模型

激光技术 2002年第4期26卷 300-302页

作者：吴文国温州师范学院计算机系温州325003

基于已建立的小型铯原子钟计算机模型系统 ,研究了铯束原子速度为双峰分布和三峰分布对原子钟微波频谱的影响。分析了在此条件下的钟跃迁微波频谱的主要变化特征 ,并与文献报道的NBS 4磁选态铯原子钟情形和北京大学的小型光抽运铯原子... 详细信息

基于已建立的小型铯原子钟计算机模型系统 ,研究了铯束原子速度为双峰分布和三峰分布对原子钟微波频谱的影响。分析了在此条件下的钟跃迁微波频谱的主要变化特征 ,并与文献报道的NBS 4磁选态铯原子钟情形和北京大学的小型光抽运铯原子钟的实验结果作了比较和分析。

关键词：铯原子钟速率分布计算机模型微波频谱

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铯原子钟物理谐振器特性测试系统设计与实现

铯原子钟物理谐振器特性测试系统设计与实现

作者：陈继远电子科技大学

学位级别：硕士

精确的时间频率参量在国防建设、卫星导航、数字通讯、科学实验等场景下都是不可或缺的。自1967国际计量大会将秒的定义从天文计时改为原子秒,计时标准正式进入原子时代,铯原子钟作为能够复现秒定义的装置对国家时频体系的建立具有重要... 详细信息

精确的时间频率参量在国防建设、卫星导航、数字通讯、科学实验等场景下都是不可或缺的。自1967国际计量大会将秒的定义从天文计时改为原子秒,计时标准正式进入原子时代,铯原子钟作为能够复现秒定义的装置对国家时频体系的建立具有重要意义。谐振器作为铯原子钟物理系统的核心部件其特性测试结果是衡量一台铯原子钟性能的重要参量。本文首先对铯原子钟及频率合成技术的发展进行简要介绍,并针对铯原子钟工作原理及结构进行分析,设计测试系统方案,解决现有测试系统调制复杂、设备间联系紧密,无法独立完成测试的问题。系统可划分为微波频率综合器硬件、中频信号调制模块、谱线采集模块、上位机软件四个部分,由上位机软件实现硬件调制参数的调节及跃迁谱线绘制,达到简化测试工作的目的。微波频率综合器将直接频率合成、锁相频率合成、直接数字频率合成三种技术结合,可输出高稳微波信号激励谐振器工作。其次对直接数字频率合成技术的频率合成原理及输出信号参数进行研究,基于AD9854芯片实现中频调制模块,由STM32控制输出满足谐振器测试所需的线性扫频、跳频、点频模式的中频信号,输出信号参数均可经USB动态配置,且与ADC采集和DMA传输配合工作,实现跃迁信号采集数据与当前输出频率的匹配,提高测试结果精度。基于WinForm图形程序开发平台实现上位机软件,软件根据测试系统需求共分为谱线绘制、硬件参数调节、数据通讯三个模块。谱线绘制模块基于GDI+技术进行绘制,提高绘制效率,解决原生控件在数据点多刷新快时的闪烁及卡顿问题,并提供了如线宽计算、量程调整、面板截图等功能。数据通讯模块基于USB协议实现上下位机间的数据通讯,在下位机连接后可自动完成识别与连接工作,并通知使用者,通过自定义事件的添加简化主程序的设计。最后对上位机软件控制功能及中频调制模块设定精度,微波频率综合器输出信号质量分别进行测试工作,然后将本系统接入铯原子钟物理系统进行谐振器测试工作,验证系统设计的可行性。

关键词：铯原子钟谐振器测试系统频率合成 AD9854

新型举国体制如何提升创新效率——基于中国铯原子钟突破的案例

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学术前沿 2023年第1期 42-50页

作者：史晨工业和信息化部赛迪研究院

传统举国体制往往强调不惜代价集中力量解决“有无”问题,但是面对越来越多领域中的“卡脖子”风险,新型举国体制将如何解决效率问题?原子钟是一项大国才需要的关键核心技术,其中最难的铯原子钟正是到新时代才取得的突破。基于对国内相... 详细信息

传统举国体制往往强调不惜代价集中力量解决“有无”问题,但是面对越来越多领域中的“卡脖子”风险,新型举国体制将如何解决效率问题?原子钟是一项大国才需要的关键核心技术,其中最难的铯原子钟正是到新时代才取得的突破。基于对国内相关科研单位和技术专家近三年的调研和访谈,发现铯原子钟的国产化源于美国、欧洲和本土三条不同技术路线的竞争,最后都取得了突破,其中北京大学还贡献了自主创新。这证明市场竞争同样可以在关键核心技术的突破中发挥作用,只是需要搭配一套协调型的治理政策,后者正是新型举国体制所演化出来的关键特征——包括广泛参与的规划引领,分散试错的竞争和相互交叉的协作。案例展示了新型举国体制与市场经济融合的过程和细节,协调多元主体合作、高效配置创新资源的经验,也可以为其他领域的突破提供借鉴。

关键词：新型举国体制关键核心技术死亡之谷铯原子钟竞争性平衡

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揭秘黑体辐射热对铯原子钟的影响

激光与光电子学进展 2006年第10期43卷 12-13页

作者：慢光(编译)

美国和澳大利亚的两组物理学家分别独立计算出了黑体辐射造成的铯原子跃迁频率（用来定义1s时间）的微小偏移（*** 97040802）。虽然这个偏差以前早就有人算出，但不同小组估计的数值却有大约10％的差异，这给原子钟标定时间带来了一定... 详细信息

美国和澳大利亚的两组物理学家分别独立计算出了黑体辐射造成的铯原子跃迁频率（用来定义1s时间）的微小偏移（*** 97040802）。虽然这个偏差以前早就有人算出，但不同小组估计的数值却有大约10％的差异，这给原子钟标定时间带来了一定的不确定量。

关键词：铯原子钟黑体辐射辐射热标定时间跃迁频率物理学家澳大利亚 Rev

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铯原子钟的创建

现代物理知识 1990年第6期 10-13页

作者：郭奕玲

铯原子钟是二十世纪中叶物理学的一项惊人成就,其准确度和稳定度之高,使量子频标有可能取代以天体运动为基础的历书时而成为计时的基准.它的发明应归功于三个方面,一是光谱超精细结构(hfs)的研究,二是分子束磁共振实验技术的发展,三是... 详细信息

铯原子钟是二十世纪中叶物理学的一项惊人成就,其准确度和稳定度之高,使量子频标有可能取代以天体运动为基础的历书时而成为计时的基准.它的发明应归功于三个方面,一是光谱超精细结构(hfs)的研究,二是分子束磁共振实验技术的发展,三是分离振荡场方法的提出.这项成就生动地阐明了基础研究和应用研究之间的依赖关系.

关键词：超精细结构量子频标同位素振荡场铯原子钟分子束磁共振拉比拉姆齐迈克尔逊

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铯原子钟电子倍增器可调高压电源设计

宇航计测技术 2024年第1期44卷 29-33页

作者：赵玉龙陈江马沛刘志栋汪东军董鹏玲王骥薛晓慧兰州空间技术物理研究所兰州730000

电子倍增器用来放大并输出铯原子的跃迁信号。倍增器电源是其重要组成部分,针对电子倍增器在增益变化及衰减情况下的供电需求,提出了一种基于分流调整电路结合倍压整流电路的高压电源设计方案,该方案在低压部分采用分流调整技术实现了... 详细信息

电子倍增器用来放大并输出铯原子的跃迁信号。倍增器电源是其重要组成部分,针对电子倍增器在增益变化及衰减情况下的供电需求,提出了一种基于分流调整电路结合倍压整流电路的高压电源设计方案,该方案在低压部分采用分流调整技术实现了电源输出电压控制;采用变压器结合多级倍压整流电路对电压放大输出,实现了电源可调电压范围在-306~-3 150 V和低输出纹波,电源的遥测电路实现了输出电压遥测。星载铯原子钟经过长期在轨测试,测试结果表明,本设计的电源在控制范围内实现了宽范围电压输出和遥测,低于3.23 V的电源纹波,保证了铯原子钟稳定度指标。

关键词：电子倍增器高压电源分流调整倍压整流铯原子钟

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铯原子钟日频率漂移率测量的不确定度评定

计量与测试技术 2013年第8期40卷 88-89,91页

作者：李平马晖马俊超宋同根刘长海中国人民解放军63892部队

本文采用时刻比较测量方法,对铯原子钟长期特性参数之一——日频率漂移率进行测量,基于实际测量数据,分析了铯原子钟日频率漂移率不确定度来源,给出了合成不确定度评定过程和结果。

关键词：铯原子钟时刻比较法测量不确定度

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机动状态下国产铯原子钟稳定性分析

时间频率学报 2024年第1期47卷 26-33页

作者：崔海波王伟武建锋李帅辰李冲王康中国科学院国家授时中心西安710600 中国人民解放军91034部队宣城242056 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京101408 中国科学院大学集成电路学院北京101408 北京卫星导航中心北京100094

车载机动状态下的守时系统可以满足一些特殊应用场合的实际需求,其核心部分便是原子钟。主要利用守时车辆在三级道路上移动前后的数据,分析了国产小型铯原子钟在无溯源车载机动状态下的动态Allan标准偏差(ADEV)以及噪声的幂律谱,为未来... 详细信息

车载机动状态下的守时系统可以满足一些特殊应用场合的实际需求,其核心部分便是原子钟。主要利用守时车辆在三级道路上移动前后的数据,分析了国产小型铯原子钟在无溯源车载机动状态下的动态Allan标准偏差(ADEV)以及噪声的幂律谱,为未来国产小型铯原子钟的移动应用提供支撑。结果表明,铯原子钟车载机动状态对铯原子钟的频率稳定度有一定的影响,ADEV的采样时间τ为1~1000 s频率稳定度最大恶化了1.15×10^(-11),恶化约一个数量级;采样时间τ≥1000 s稳定度恶化相对较小,最大恶化了8.74×10^(-13),恶化一倍左右。在噪声方面,铯原子钟机动状态主要受到白色调相噪声的影响。

关键词：车载可搬移守时铯原子钟动态Allan标准偏差幂律谱