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铷原子频标物理系统小型化及一种频稳测试技术的研究

铷原子频标物理系统小型化及一种频稳测试技术的研究

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作者：李建华中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）

学位级别：硕士

随着科学技术的发展，铷原子频标在很多方面得到日益广泛的应用，对现代科学和技术的发展有着巨大的影响，同时一些应用领域也对铷频标提出了一些新的要求，如减小铷频标体积和重量、减小成本，降低功耗等。在铷原子频标的研制、生产和... 详细信息

随着科学技术的发展，铷原子频标在很多方面得到日益广泛的应用，对现代科学和技术的发展有着巨大的影响，同时一些应用领域也对铷频标提出了一些新的要求，如减小铷频标体积和重量、减小成本，降低功耗等。在铷原子频标的研制、生产和使用过程中，对其进行稳定度指标测试，是一项极为重要的工作。本文针对上述的有关问题，完成了以下几个方面的研究工作。首先，我们对原子频标的发展历史和研究现状进行了综述，叙述了铷频标的一些基本原理和环路的控制过程。为简化铷原子频标物理系统的结构，我们对铷原子频标的耦合环进行了重新设计，试验已证实这种设计是成功的。我们在试验的基础上对微波腔也进行了一些改进，使微波腔的体积得到减小。另外通过对物理系统的连接件等部件的重新设计，使整个物理系统在安装时更方便，在整体结构上更紧凑，体积进一步减小。我们对物理系统的磁屏部分进行了改进设计，并从理论和试验两个方面对改进后的屏蔽效能进行了分析，得出改进后的磁屏是可以满足我们的设计要求的。我们对铷频标阶跃倍频器的工作参数从理论上进行了一些分析和计算，并给出了有关元件参数的估算公式，这对倍频器设计具有一定的参考价值。我们设计制作完成了一套小型化的铷频标腔泡系统(含阶跃倍频器)，并与小型化谱灯及GS-301电路系统联调后，实现了锁定工作，初测其稳定度性能指标为：1.5～2×10/τ(1s～100s)。频率稳定度测试一直是我们铷频标研制过程中的重要一环，我们以高性能的HP53132A通用计数器为核心建立了一套频稳测试系统，并分别针对RS-232和IEEE-488两种接口，设计开发了两套测试系统软件，该频稳测试系统已应用于实际的原子频标的测试工作中。

关键词：铷原子频标物理系统磁屏蔽阶跃倍频频率稳定度测试

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