结构参数对小型氢频标磁控管微波腔谐振频率的影响

本文概述了小型氢频标磁控管微波腔的结构参数及其性能要求,指出在1到10GHz之间,一般随着电极缝隙数和缝隙间距的增加,随着筒直径、壳电极直径和壳电极厚度的减小,微波腔谐振频率随之增加;反之则减小.     

一种极小型氢频标

上海天文台正在研制一种守时用极小型氢原子钟。该频标采用了一个精密的电容式负载谐振腔,它的体积小,从而使标频的体积和重量较通常的氢原子钟大大减小。精密腔的Q值采用正反馈获得增益,从而能维持脉泽振荡并改善信号的信噪比。由于采用了腔自动调谐系统,该频标的长期稳定性可与通常氢钟相比,甚至更好。目前,该频标已建立起来,获得了脉泽振荡信号并锁定晶振,且腔自动调谐系统工作灵敏。     

用于气泡型铷频标的新型环极式微波腔

设计出一种用于气泡铷原子频标的新型环极式感容结构微波腔,它具有结构简单、加工方便、微波场模式优越、腔频易调等优点.用该微波腔研制的铷频标具有很高的信噪比,短期频率稳定度达到2.2×10-12/τ,此结果表明该微波腔可用于制作高性能铷原子频标.     

小型氢原子频标蓝宝石微波腔的仿真设计

基于理论计算和Ansoft HFSS软件仿真,设计并优化了氢频标小型蓝宝石微波腔的尺寸.通过计算机编程,分析了TE011模式下谐振频率、Q值随腔尺寸及填充介质(蓝宝石)厚度变化关系并画出曲线,得到了设计优化微波谐振腔的理论依据,这对于氢频标小型化工作具有指导意义.基于理论分析进行仿真优化,得到Q值较高、尺寸更小的微波腔.     

氢频标用小型蓝宝石加载微波腔研究

对文献报道的蓝宝石加载微波腔进行了性能分析, 并根据该分析结果设计了可以实际使用的蓝宝石贮存泡和微波腔. 通过实际测量,新型蓝宝石微波腔的Q值可达70 000, Q×η为39 200左右. 通过在腔内添加负温度系数晶体--钛酸锶(SiTiO3), 有效地将该腔体的温度系数从-56.3 kHz/℃减小到了-34.5 kHz/℃, 而微波腔的Q值始终保持在60 000以上.     

一种高信噪比铷原子频标物理系统

物理系统是铷原子频标的核心部件,通过分析物理系统原子鉴频信号信噪比对频标频率稳定度的影响机理,对物理系统内部结构进行了改进。改进后的物理系统采用了优化的开槽管微波腔,用Xe气作为起辉气体的铷光谱灯,采用分离滤光的三泡设计方案。对改进后的系统进行了初步测试,秒稳定度约为8×10^-13。此结果表明铷原子频标的稳定度可以突破1×10^-12/τ^(1/2),铷原子频标的长期稳定度还有进一步提高的潜力。     

小型化铷原子频标数字锁频环路设计与实现

设计并实现了一种用于铷原子频标的小型化锁频环路。采用数字锁相倍频技术,实现了10MHz信号的45.5645833次倍频。再经过一级15次倍频后获得频率为6834.6875MHz的铷原子频标微波探寻信号。通过数字电路技术实现了455.645833MHz信号的小调频。测量并分析了455.645833MHz信号的相位噪声,结果表明电路系统对铷频标频率稳定度的贡献为3.2×10^-12τ^-1/2。测量了利用该电路得到的铷频标的短期频率稳定度,结果为5×10^-12τ^-1/2（1s≤τ≤100s）,明显高于一般商品小型化铷原子频标。     

锁相环路对氢原子钟性能影响的实验分析

实验以上海天文台SOHM-4型氢原子钟脉泽信号和新研制的模拟-数字混合型锁相环路为基础,主要分析锁相环路参数对氢原子钟输出信号的短期频率稳定度和单边带相位噪声的影响。针对氢脉泽信号高Q值的特殊性,通过理论分析和实验验证寻求与其相匹配的最佳环路参数。实验结果表明,锁相环路的参数设置直接影响到氢原子钟输出信号的性能;在脉泽信号不变的情况下,改进后的锁相环路和主电子学系统可使氢原子钟的频率稳定度提高至1.7×10^-13/1s, 3.3×10^-14/10s, 9.1×10^-15/100s, 2.9×10^-15/1 000s, 1.4×10^-15/10000s,即较之原有的技术指标,在各取样时间范围内,频率稳定度的测试结果均提高了半个量级。     

铷原子频标物理系统小型化设计

介绍了一种用于铷原子频标的小型化物理系统。该物理系统采用了开槽管式微波腔和分离滤光设计方案,体积为30 cm³。对该物理系统进行了初步测试,短期频率稳定度为3.8×10^-12/τ^1/2,表明该物理系统同时具备了小型化和高信噪比特点,可以应用于高性能小型化铷原子频标。     

被动型小氢钟的试验研究

介绍了上海天文台被动型小氢钟的设计和研制 ,给出了初步的测试结果。这种小氢钟应用了电极负载腔。在伺服环路上采用被动的工作方式和腔的自动调谐 ,用方波调制的方法得到误差信号。和传统的主动型氢钟相比 ,它的整体体积减小 ,重量降低。经过初步测试 ,这种被动型小氢钟的频率稳定度为σ(2 ,τ) =1 0× 10 - 1 1 τ- 1 2 (1s<τ <5× 10 4 s)。     

Hg+ trapped ion standard with the superconducting cavitymaser oscillator

The frequency stability of an atomic standard based on ¹⁹⁹ Hg⁺ ions confined in a hybrid RF/DC linear trap is described. The 40.5-GHz clock transition has been measured to be 17 mHz wide, representing a quality factor greater than 2×10¹². A 160-mHz line is used to steer the output of a 5-MHz crystal oscillator to obtain a stability of 2×10^-15 for 24000-s averaging times. In a separate measurement, a 37-mHz line is used to steer the output of the superconducting cavity maser oscillator to reach 1×10^-15 stability at 10000 s     

一种由NIM5铯喷泉基准驾驭实现的独立时标TA（NIM）

原子时标TA（NIM）是一个独立时标,其频率由NIM5铯喷泉基准驾驭。产生时标的主钟是一台主动型氢原子钟,铯喷泉基准定期对其测量和校准。时标算法通过预估氢钟将来的频率,补偿过去预估频率与校准频率之差,并评估无校准数据期间的氢钟频率,最终尽可能实现TA（NIM）的频率与NIM5铯喷泉基准保持一致。2007年8月,TA（NIM）开始试运行,2008年6月正式运行。1年多来的数据分析表明,TA(NIM)运行连续可靠,与TAI间的时间稳定度(5天)达到1.2 ns,相对频差为2.0×10^-15。     

守时用小型氢原子钟的研制

本文报告了一种守时用小型氢原子钟的设计和研制。该钟应用了一个精密的电容式谐振腔，由于其体积很小，从而使钟的整体体积和重量较通常的氢钟大大减小。腔的Ｑ值采用正反馈获得增益，从而能维持氢脉泽振荡并改善信号的信噪比。由于采用了腔频自动调谐系统，钟的长期稳定度可与通常的氢钟相比。     

超导稳频振荡器的研究

基于理论分析和计算机仿真,得到了超导稳频振荡器的设计方案,主要包括高Q超导腔、低温环境及锁相环电路等组件的设计。通过实验验证,超导腔的Q值达到2×10⁹,低温环境温度达到1.8 K,温度的稳定度优于0.001K。根据实验结果优化设计后进行系统联调,得到了初步实验结果,超导稳频振荡器的1s频率稳定度达到10^-13量级     

Light shift measurements in a diode-laser-pumped 87Rbmaser

Light shifts in a diode-laser-pumped ⁸⁷Rb maser under the various conditions of laser intensities and frequency detunings were measured, and a linear dependence of the maser frequency on the laser intensities and frequencies was derived. The pulling coefficient of the maser frequency from the laser was found to be about 2.9×10^-3 , and the light shift could be minimized when the laser frequency was adjusted to near the center frequency of the resonance cell     

光腔衰荡光谱法测定气体中微痕量水不确定度评估

介绍了基于光腔衰荡光谱法测定气体中的微量水的方法原理,该方法适用于含量为0.2×10^-9～20×10^-6 mol/mol的所有气体中水分的测定。建立了光谱分析法的原始数学模型,对测定方法的不确定度进行了评估,结果表明该方法的扩展不确定度为（8～20）×10^-9 mol/mol（k=2,p=95%）。     

Study of the 87Rb maser with both ends pumping

Experiments on the ⁸⁷Rb maser with both ends pumping showed variations of the maximum output power versus cell temperature. The largest output power was 2.0×10^-10 W, and a preliminary measurement gave an improved short-term frequency stability. The results of the numerical calculations based on the density matrix formalism agreed qualitatively with the experiments     

A 100000-A high precision on-site measurement calibration devicefor heavy direct current

A 100000-A, high precision device of the magnetic modulation current comparator type, which can be used in industrial heavy direct current systems for online calibration and measurement, is presented. Testing of the comparator indicates that its current ratio accuracy is 5×10^-5, and that measurements of voltage with a standard resistor achieve an accuracy of 5×10^-4. These are slightly degraded to 3×10^-4 for on-site calibration and 1×10^-3 for on-site measurement. The device, which has a toroidal configuration, can be opened for each installation on a busbar, with a variation in accuracy of less than 2×10^-5. Its magnetic shielding renders it insensitive to magnetic fields up to 1×10^-2 Tea. Its accuracy is better by a factor of two than that of similar industrial measuring devices. The principle of operation and the characteristics of the comparator, the double shielded design, and an analysis of its errors are discussed