CPT铷原子钟微波信号源设计

CPT原子钟由于其体积小、重量轻、功耗低等优点,广泛应用于通信、导航及数据传输等领域。设计基于数字锁相倍频技术,采用锁相环芯片ADF4350,根据CPT铷原子钟的需求实现了一种中心频率为3417MHz的微波信号源。经测试,信号源电路尺寸为30mm×30mm,功耗小于150mW,输出微波功率范围为(-20～-5)dBm,输出信号相位噪声与理论分析相符,杂散抑制满足设计要求,可用于CPT铷原子钟。     

基于铷原子钟的时差定位技术研究

针对当前时差定位系统中存在时间测量误差较大的问题,提出了基于高性能铷原子钟的时差定位技术,介绍了时差定位的模型、铷原子钟的工作原理和性能指标,并分别对传统时差定位系统和基于铷原子钟的时差定位系统的定位精度进行了仿真计算,结果显示基于铷原子钟的时差定位系统的定位精度较传统时差定位系统的定位精度提高了9倍多.     

基于GPS、铷原子钟和FPGA建立统一的系统时

本文对GPS授时的优缺点和铷原子钟的高精度的特点进行了讨论,提出了一种基于GPS、铷原子钟和FPGA建立统一的系统时的设计方案,实现了系统或设备间的时间信息的统一以及秒脉冲的一致性,并给出了软硬件的设计框图。     

激光冷却铷原子喷泉钟的微波谐振腔设计

对自行研制的激光冷却铷原子喷泉钟的微波谐振腔进行了分析和设计,确定了需要的微波谐振腔基本参数。对影响微波谐振腔共振频率的因素进行了分析和研究,得到了共振频率随环境因素的变化规律。这些对调节微波腔共振频率和提高原子钟的准确度有重要意义。还对研制的微波谐振腔进行了测试,结果表明微波谐振腔的性能满足激光冷却铷原子喷泉钟的要求。由测试结果进一步估算了微波谐振腔引起的横向腔相移。     

谐振腔中等离子体灯泡对微波参数的影响

在微波工程应用中,可在微波谐振腔中加载内含易电离物质的无极灯泡,利用微波能量激发灯泡内物质电离并通过粒子的能级跃迁发光。而无极灯泡中电离形成的等离子体会造成微波的相位偏移、振幅衰减、频率偏移等多种效应,并改变谐振腔的谐振频率,为此分析了无极灯泡内的等离子体对微波参数的影响。     

基于HFSS新型微波谐振腔设计与优化

文中通过HFSS电磁仿真软件,设计一种新型微波谐振腔,通过仿真分析,比较了双馈口的不同排列方式对腔体耦合和反射的影响,并且结合加入不同的负载,验证了馈口的高度决定了馈口及馈口间的反射功率,最后通过优化高度,得出了负载对微波的吸收效率,验证了该新型微波谐振腔设计的合理性。     

矩形波导谐振腔微波化学反应器的研究

改变矩形波导谐振腔微波化学反应器的结构尺寸如:耦合膜片的形状、尺寸,反应管的直径、管壁厚度、材料和位置,利用HFSS软件计算不同结构尺寸反应器的S参数,仿真的最优结果与实验结果一致,得到了最优结构尺寸的反应器.反应管和短路活塞位置会影响反应器内的电磁场分布,因而直接影响微波化学反应器的工作.在反应管位置z₀为106mm,短路活塞位置L₀为146mm的最优结构尺寸反应器中,反应管以及内部的甲烷气体处在电场最强的位置且场分布均匀,这有利于甲烷得到足够的能量产生放电.仿真结果和我们的实验结果符合较好.     

基于铷原子钟和双TDC-GP2的高精度时间基准测量系统的设计

针对目前精密时间基准测试仪测量精度低、分辨率低、测量范围小、设计复杂等不足,结合最新的时间-数字转换技术,设计了基于铷原子钟和双TDC-GP2的高精度时间基准测量系统。结合FPGA和上位机,在简化设计的基础上实现了时间基准偏差的高精度、高分辨率、大量程连续测量。经过测试,系统测量量程为1ns~1s,时差测量分辨率达到100ps,精度达0.0015%±0.3ns,满足设计要求。     

气体激光器圆柱形微波激励谐振腔的微扰理论分析及其应用

导出了工作于ＴＭ０１０模的圆柱形微波等离子体腔中等离子体与腔谐振频率关系的精确解析式和微扰近似公式，比较结果表明：在微波激励低气压气体激光器中微扰理论可相当精确地分析微波等离子体对腔的扰动效应。给出了消除等离子体与管壳的扰动引起的腔失谐的方法，从而在气体激光器中成功地形成了稳定与均匀的微波等离子体和稳定的激光输出。用微扰理论使此腔又具有测量等离子体电子密度和管壳微波介电常数的功能     

用微波谐振腔技术测定任意形状生物体的湿度

短形诸振腔，工作于TE（105）和TE（107）模式，中心频率分别为4．55和5．80GHz；当大小和湿度不同的生物体（黄豆或玉米粒）置于谐振腔中心时，谐振频率和品质因数发生变化。对频偏（ΔF）和传输因子（ΔT）的测量，发现它们与颗粒的含水量及干燥质量之间有重要的统计相关关系，可以用这两个测量的腔参量来表示湿度。通过“曲线拟合法”进一步获得简单的湿度近似表达式，且与颗粒的形状无关。应用这些谐振腔测量技术，测定形状近似球形的黄豆粒的7～16％范围内的湿度，其不确定性小于1％，可信度达95％以上。对于大小悬殊，形状很不均匀的玉米粒，把它们固定在腔中央、相对于腔内最大电场矢量互差90度的两个位置上，对ΔF和ΔT分别作两次测量，发现它们的平均值实际上与形状无关。这样，上述方法也能确定任意形状的玉米颗粒的湿度，不确定性仅为1％左右。     

微波化学谐振腔的模式抑制研究

对一种微波化学反应腔及其中的圆柱腔如何实现单模谐振和调谐进行了研究,得到了不会因为置入材料的不同而产生失配的新型系统结构。在腔体和系统设计中,谐振腔由谐振腔主体、谐振腔上盖和谐振腔下盖组成,谐振腔下盖通过电机升降实现上下移动,由此改变腔体的谐振频率,实现了2.2~2.6 GHz 的调谐范围。利用标量函数法分析扇形腔的场结构,根据目标模式的分布特点提出了多种干扰模式净化技术,最后得到了频率范围为2.2~2.6 GHz 的单模谐振腔。     

谐振腔本征值问题的多极理论分析

本文给出用多极理论分析谐振腔本征值问题,以及用多极理论分析谐振腔本征值问题的使用规则。通过数学分析,导出用多极理论分析谐振腔本征值问题的计算公式。实例计算结果表明：用多极理论分析谐振腔本征值问题不仅具有较高的计算精度,而且可方便地应用电磁工程问题的设计与计算,是一种有效的谐振腔本征值问题分析方法。     

计算微波谐振腔Q值的增量频率法

本文根据微扰理论较全面地讨论了计算机微波谐振腔Q值的增量频率法在各种情况下的形式，使得该方法可以较方便地用于任意腔形状和场模式，文中给出的几个例子说明了该方法的精度。     

微波谐振腔运动时电磁场的能量和动量

依据电磁场的相对论变换,计算了矩形微波谐振腔匀速运动时电磁场的能量和动量。初步计算的结果表明:电场方向平行于谐振腔运动方向的波模(0,n,p)的电磁场的(一个周期平均)能量和动量完全类比于运动粒子的相对论能量和动量;但电场方向垂直于谐振腔运动方向的波模(m,n,0)的电磁场的(一个周期平均)能量和动量完全不同于运动粒子的相对论能量和动量。因此,当谐振腔的载体作高速机动时,两种波模的电磁场在相关电路中诱发的电扰动将不同。     

铯原子钟速度分布的计算机模型

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NBS4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,证实束原子速度为双峰分布时微波谱所表现的特征。     

一种新型圆柱型谐振腔用于闪蒸实验研究

针对工业废水的处理设计了一种新型圆柱形谐振腔用于微波闪蒸腔体结构。本文首先通过波导理论推导了圆柱谐振腔中的电磁场分布,其次编程计算出圆柱谐振腔体中模式数分布对腔体设计的影响,最后利用HFSS仿真软件对腔体结构及其馈口的位置进行了优化,并最终根据优化结果制造出第一代闪蒸腔体。采用微波闪蒸技术和常规闪蒸技术处理含Zn2+和硫酸的废水,进行实验对比,实验结果表明微波闪蒸技术要优于常规闪蒸,并且闪蒸效果良好。     

CPT铷原子钟锁相环频率合成器设计和分析

基于CPT(相干布局囚禁)87铷原子钟设计出输出频率为3417 MHz的锁相环频率合成器,通过ADIsimPLL仿真出最佳环路带宽,环路滤波器参数以及相位噪声等,并通过STM32对锁相环芯片进行控制。对频率合成器进行了测试,电路尺寸为40 mm×40 mm,输出信号功率范围为-4 dBm^+5 dBm可调,输出信号噪声满足要求-88.65 dBc/Hz@1 kHz,-92.31 dBc/Hz@10 kHz,-104.63 dBc/Hz@100 kHz,杂散和谐波得到抑制,设计的频率合成器能很好的应用于原子钟的射频信号源。     

一种新型组合谐振腔微波等离子体炬

微波等离子体电子密度大,电子温度高,在材料合成、有害气体消解、光谱分析等领域有着广泛的应用前景。本文提出了一种新型的组合谐振腔微波等离子体炬,利用一个微波源通过功分器后分别激励两个不同的谐振腔,微波馈入谐振腔后,在谐振腔内产生驻波,在驻波波腹处电场强度最大完成等离子体的激发,实现在较小微波输入功率、大气压下的空气击穿并形成大体积的等离子体火焰。通过对谐振腔结构尺寸优化,使谐振腔内的电场强度达到激励和维持微波等离子体的要求。     

介质加载矩形谐振腔分析

利用导波系统中传输模的横向谐振法,导出了介质加载矩形谐振腔中分层介质区内谐振模的本征值方程,由此可精确地求解其谐振频率。