芯片原子钟——CPT钟研究进展

介绍了基于激光与原子相干布局囚禁(CPT)理论的芯片原子钟(CSAC)钟.该原子钟代表了小型化原子钟未来发展方向,近年来在设计技术、制造工艺以及物理机制方面都取得了较大进展,并实现了芯片级的CPT钟原理样机.预计,在未来3～5年将会有芯片原子钟产品面世.     

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DFT算法的新型CPT原子钟设计

CPT原子钟应用Rb85原子的相干布居囚禁原理,避免了厘米量级的微波谐振腔,使得原子钟的微型化成为可能。采用传统采样比较方式,频率稳定度在百秒稳之后难以驯服。本文介绍了一种以FPGA为主控模块的新型CPT原子钟,并用DFT算法改进了锁定方式提高了系统的抗噪声能力,最后给出了样机测试结果,其千秒稳达到1.96×10-11。     

Rb^87微型CPT原子钟信号源的设计

相干布局（CPT）原子钟被广泛的应用于通信、导航、电力以及数据传输等各个领域,对国民经济的发展起着举足轻重的作用,因此微型CPT原子钟的研制有着重大的意义。这里针对目前微型CPT原子钟对微波信号源的要求,采用锁相环倍频技术设计了一种中心频率为3.417340GHz的微波信号源,该信号源可以满足Rb87微型CPT原子钟的研制,这为微型CPT原子钟的实现奠定了坚实的基础。     

一种微型化制造的双腔结构芯片原子钟87Rb蒸汽腔

碱金属蒸汽腔是芯片原子钟（CSACs）中重要的核心部件之一,其微型化制造具有重要的实用价值,同时也非常具有挑战性。采用MEMS 技术批量化制作了具有双腔结构的芯片原子钟87Rb 蒸汽腔阵列。在阳极键合过程中,通过原位化学反应产生纯净的87Rb 元素蒸汽,缓冲气体（N2）采用反充的方法充入到87Rb 蒸汽腔内以保证缓冲气体的压强可以精确的控制。所设计的双腔结构可以防止原位化学反应中产生的杂质阻挡光路,从而能够提高探测到的光信号的强度。通过原子钟桌面系统测试,得到了87Rb 元素D1 线的光学吸收谱和用于芯片原子钟锁频的误差信号,在90℃时,87Rb 元素D1 线纠偏信号的线宽（波峰与波谷间距）可达到0.53 kHz。测试结果表明,双腔结构的87Rb 蒸汽腔满足芯片原子钟或其他芯片级原子器件的设计要求。     

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。     

基于CPT原子钟的VCSEL激光器控制系统设计

设计基于原子相干布居俘获原理（CPT）的原子钟系统中垂直腔面发射激光器（VCSEL）控制器,其包括20mA量程、低噪声、精密直流稳流电源、介绍VCSEL控制系统组成和工作原理,并对VCSEL激光器系统进行了测试分析。结果表明,该控制系统可以实现单模态、窄线宽及低功耗稳定光源,对CPT原子钟VCSEL光源应用具有参考和使用价值。     

基于CPT原子钟的VCSEL激光器控制系统设计

设计基于原子相干布居俘获原理(CPT)的原子钟系统中垂直腔面发射激光器(VCSEL)控制器,其包括20 mA量程、低噪声、精密直流稳流电源、介绍VCSEL控制系统组成和工作原理,并时VCSEL激光器系统进行了测试分析.结果表明.该控制系统可以实现单模态、窄线宽及低功耗稳定光源,对CPT原子钟VCSEL光源应用具有参考和使用价值.     

使用微型原子钟可以使依赖GPS的设备按比例缩小

本文介绍了微型原子钟的技术性能及其应用实例,并就OCXO、CSAC、MAC等技术进行了对比,分析了各技术的适用场景.     

相干布居陷俘原子钟的发展概况

简述了相干布居陷俘（coherent population trapping,CPT）效应的基本原理,介绍了CPT原子钟的研制概况,包括主要方案、特点及研制水平等,最后展望了CPT原子钟的发展和应用前景。     

光学原子钟系统激光小型驱动锁频电路研制

针对光学原子钟的系统工程化需求,研制了一种集成LD(激光二极管)电流和温控驱动的全数字稳频电路系统,整个电路外形体积为120mm×80mm×40mm。通过光抽运铯原子系统测试,可以得到高信噪比的ramsey干涉花样,测试结果显示,该电路系统的稳频精度小于1 MHz。     

Compact atomic clock based on coherent population trapping

A simple, compact, low-power physics package for a vapour-cell atomic clock is described. The device measures 6.6×16×1.3 cm and dissipates less than 30 mW of electrical power without thermal control. The instability is 1.3×10^-10/√[τ/(s)] for integration times τ below 100 s. Applications for this device include distributed telecommunications systems, advanced Global Positioning System (GPS) receivers and laboratory instrumentation     

基于FPGA实现的数字钟设计

为了提高开发的效率,缩短其开发的时间,设计师逐渐转向可编程逻辑器件的开发。文章介绍了应用FPGA采用自顶向下的方法来设计数字钟的方案。设计时,首先用VHDL语言编写各个功能模块,分别在QuartusⅡ开发环境下编译、仿真,然后再用顶层文件将各功能模块连接起来,最后在实验箱上进行测试,证实该设计方法切实可行。     

基于Multisim的数字时钟设计

为了提高电子电路实验教学质量,引入了Multisim仿真软件,以增加学生的学习兴趣。利用逻辑电路的设计方法,做了数字时钟的实验,得到了正确的结果。得到的结论：利用Multisim强大的功能对电子电路进行仿真测试,可以提高电路的设计和分析效率,提高电子电路实验的教学质量。     

基于MSI的数字时钟的电路设计

数字时钟的特点是以数字显示秒、分、时,它是一种相较于传统机械时钟更准确、更直观的时钟装置,数字时钟也不需要机械传动装置,所以被广泛使用。在日常生活中我们随处可见数字时钟,数字电子钟以两种方式实现：单片机控制,数字集成电路构成。本次设计是由数字集成电路构成的数字电子时钟。     

design and implementation based on OpenVPN

本文应用VPN组网技术,建立江苏电信省客服办公室与南京第二长途枢纽局域网专网隧道,获取了在南京第二长途枢纽局域网内各种呼叫中心服务器的指定IP地址范围和必要访问权限,解决了客户端无需安装额外软件同时访问内外网问题。在实验过程中,只需提供一台带双网卡的PC,安装CentOS6．04版本的Linux操作系统,并安装开源软件OpenVPN。使用VPN时只需为其PC设定静态IP,便可通过隧道访问远端服务器。本文提出的这种组网方式可应用在多种场景中。     

基于FPGA精确时钟同步SOPC设计与实现

随着控制网络技术的发展,分布式控制系统对时钟同步的要求越来越高。当前的时钟同步系统通常是使用软件的方式,在网卡驱动时打上时间戳,然后根据时钟同步协议IEEE1588算法进行时钟同步。然而操作系统、网卡时槽的延迟和时钟晶振的偏移等因素的影响导致时钟同步精度只能达到微秒级,为了满足工业控制总线时钟精度的要求,本文提出了基于FPGA的时钟同步、时钟补偿和最佳主时钟的算法,通过搭建测试平台,最后使系统的时钟同步精度达到了纳秒级。