铷钟光谱灯老化的实验研究和寿命评估

铷光谱灯(铷灯)是汽泡式铷原子钟的关键部件。铷灯内金属铷的损耗是决定铷原子钟使用寿命的主要因素。为了预测铷灯使用寿命期内的铷消耗量,采用差示扫描量热技术对6个铷光谱灯开展了8a的铷消耗量测量。依据铷消耗模型的经验公式对铷消耗量数据用最小二乘法线性拟合,得到了一种肖特耐碱金属玻璃铷光谱灯铷消耗模型的各项参数。数据分析结果表明:铷与灯泡内所含杂质的反应消耗量在20~60μg之间,铷的消耗率稳定在0.18~0.28μg/h之间。以正常工作时铷消耗量最多的铷灯的拟合参数计算,10a使用寿命期的铷消耗量约为127μg。与相应时间内实际的铷量消耗的比较表明,使用该模型预测的结果是相对保守和可靠的。     

原子钟的发展与应用

介绍原子钟的原理、发展状况和应用，并比较它们的主要功能。     

上海天文台氢原子钟热敏电阻控温系统

上海天台的氢原子钟从1991年起采用了热敏电阻控温的新恒温系统，这种方法具有灵敏度高、控温精度高和重复性好的特点。本简要介绍这种方法的原理、工作情况和结果，并讨论了某些相关的问题。     

CAPS信号模拟器研究与实现

CAPS信号模拟器,是模拟CAPS接收机在各种运动环境中接收到的CAPS信号,用于实验室条件下测试接收机在各种环境下的性能。本文通过对CAPS系统数学模型的研究,结合CAPS系统特有的虚拟星上原子钟概念,分析了模拟器实现的核心技术——信号延迟表达式,及其基于FPGA实现的关键技术,并给出了模拟器的软硬件实现方法。最后的测试结果表明模拟器可以按设计要求输出精确的仿真信号,可应用于工程实践。     

星载原子钟稳定性影响分析

以最大限度保持星载原子钟稳定性计算结果的准确、可靠性为目标,分析了原始数据采样间隔、非连续间断时间序列、无数据段、频率漂移等因素对原子钟稳定性计算结果的影响。利用GPS卫星精密钟差数据针对阿仑和哈达玛方差进行了影响量级分析,得出了有益的结论。     

北斗系统在轨卫星钟性能评估方法及结论

在轨卫星钟性能(频率准确度、稳定度、漂移率以及在轨寿命)评估是卫星导航系统性能指标评估的重要任务之一。文中结合北斗卫星钟在轨性能评估任务,介绍了几种评估北斗在轨卫星钟性能的方法及原理并进行了专题试验。试验结果表明,北斗在轨卫星原子钟性能稳定,频率准确度约为10-11,漂移率为10-13,稳定度为10-14。与国外卫星钟性能相当,能够满足北斗卫星导航系统服务指标要求。     

工业铯种速率随离子泵参数变化的相关分析

本对原子时守时中发现的个别工业铯钟速率随离子泵参数变化的相关我进行了分析，结果：从束管寿命后期开始，这种相关特性是很明显的，线性相关分析误差（rms）为4－7ns/d(5-8×10^-14)，相半系数的最大值达0.96。利用这种特性，可以进行速率预报，预报误差均方根值约为5ns/d(6×10^-14）。     

用非差分方法确定单颗导航卫星的轨道

在导航系统中有时需要对单颗导航卫星进行定轨.此时由于无法组成常用的同历元单差或双差以消除卫星钟差或接收机钟差,有必要发展新的定轨策略和精度分析.该文以GPS为例,讨论在不依赖于星站间时间同步的情况下,对单颗导航卫星进行精密定轨.首先分析了GPS卫星钟差以及GPS接收机钟差的特性,发现在一定间隔内钟差主要表现为线性变化,而在去除这一线性项后,非线性钟差在3 m以内.利用GPS的伪距对单颗卫星定轨,在将钟差的主要部分作为测距的偏差和偏差变化率后,伪距测量量等价于常见的测距测量量.在利用等价的测距测量量定轨时可同时解算出偏差和偏差变化率参数.为验证该方案的可行性及其定轨精度,利用实测GPS观测数据进行了试验.结果表明,此种定轨方案定轨的径向精度优于4 m.考虑到GPS接收机的频率信号是由普通的晶振产生的,如果地面接收机采用原子钟提供的频率标准,其钟差的非线性部分将更小.模拟计算表明,采用本方案可以期望得到更高的定轨精度.     

高精度守时对原子钟性能的要求

该文根据NTSC 20多台原子钟的ADEV和HDEV的分析、BIPM发表的TAI系统中原子钟的速率公报和权重报告.讨论了在高精度守时系统中对原子钟频率稳定度的要求.建议用τ≈30 d铯钟的ADEV和氢钟的HDEV至少达到1E-14来作为一个钟能否用于高精度守时的判断标准.     

第三代卫星导航定位系统星载原子钟的新发展

传统铷原子钟和铯原子钟已在卫星导航定位系统中作为星载原子钟获得重要应用.卫星导航定位系统的更新和新发展要求更高精度更小型的新型星载原子钟.该文介绍采用新物理原理和先进技术在下-代卫星导航定位系统有应用前景的新原子钟的产生和发展以及它们目前的进展.