三年来我国的授时工作

本文简要地介绍了中国授时工作三年来的工作情况,文章分四个方面进行了介绍。 1.在几个天文台建立了地方原子时,其精度逐年有所提高,秒长的保持主要是利用国产的氢脉泽,秒长的准确度为2×10~(-12),日稳定度优于3×10~(-13)。 2.时间传递:三年来利用各种手段进行大量的时间传递试验。如利用交响乐卫星进行了中、法比对试验,国内搬运钟试验,国内电视同步比对及Loran-C长波比对等,这些试验均取得良好的结果。尤其是利用长波地波模在复杂地面上的传播时延修正达到较高水平,在平滑地面上同步精度为±0.2μs,复杂地面上为±0.5μs。 3.时频设备的研制:研究制做了一系列时频比对设备,达到较好的水平。 4.长、短波时频发播:提高了短波发播控制精度,建立了BPL长波发播台。每日固定时间发播,发播的控制精度优于1×10~(-12),与UTC之差小于2μs。 5.国际联系:多次参加了CCIR第七组会议并向大会提出多篇文稿,邀请美国USNO搬运钟组来华比对。并多次接待来华访问的时频专家。     

上海天文台氢原子钟的研制进展

氢原子钟的早期发展 上海天文台1970年开始氢原子钟的研制,1972年研制成功。一共研制了6台这种实验室型的氢原子钟。这些标准主要用于VLBI国际联测和频率测最的参考标准。它们的设计特征和性能指标在文章[1-3]中已经描述过了。图1是两台这种标准的照片。     

中国“北斗”卫星救灾通信显身手

自从汶川地震发生以来,我国自主研制的“北斗”试验卫星导航系统,成功为灾区一线和指挥部建立了实时通道,为决策、搜救、医疗等工作发挥了关键作用。     

天文用热电制冷杜瓦的一种实现

杜瓦是天文观测终端设备重要的部件。本文总结了我们研制二级热电制冷杜瓦中的一些重要经验 ,其恒温点依不同的系统可以改变 ,方法可供有兴趣的同行参考。试验表明 ,这套系统温控精度能达到± 0 .1℃     

亚毫米波射电天文用超导SIS接收机的研制(英文)

为了研制亚毫米波射电天文用超导SIS(超导 -绝缘体 -超导 )接收机 ,我们重点开展了如下研究 ,1 )Nb超导SIS结在其能隙频率附近的量子混频特性 ,及其结合高能隙超导薄膜 (NbTiN)和高电导率金属薄膜 (Al)分布结阵在 780 - 950GHz频率区间的量子混频特性 ;2 )亚毫米波超导混频器嵌入阻抗的数值和实验表征 ;3)高电流密度小面积Nb超导SIS结的制备和特性表征 ;4)一个 60 0 - 72 0GHz超导SIS混频器的研制和特性表征。本文详细介绍了相关的数值分析和实验测量结果。     

精密频率改正器的研制

在精密授时和无线电导航系统中,对时间和频率的实时同步,提出了愈来愈高的要求,有些要求已经超过了目前商品原子钟本身的时间和频率调整能力。为了解决这一工程上急需解决的问题,我们研制了一个精密频率改正器。利用这个仪器,日平均频率补偿精度大约为±1.10~(-14),相位调整精度可达±1ns。其主要指标如下: 输入频率:1MHz,2.5MHz,5MHz; 输出频率:1MHz,5MHz; 频率补偿范围:1×10~(-14)～1×10~(-9),可正可负; 相位调整范围:1ns～∞,可超前,可滞后。     

陕西天文台时钟的国际比对试验

1979年6月18日至27日,中国科学院陕西天文台、上海天文台和邮电部第一研究所联合组成试验小组,利用法德联合研制的“交响乐”通讯卫星,与法国巴黎天文台成功地进行了一次洲际时间比对试验。这次试验是通过上海虹桥地面站与法国普勒默—博杜地面站进行的,采用的是双向模式。在试验期间,同时接收Loran—C西北太平洋链的信号以及陕西天文台的BPL长波授时信号,并在上海与陕西之间进行了搬钟验证。试验结果表明,利用卫星进行时间比对的平均精度为±8ns(1σ),时间比对的准确度优于100ns。这个结果,在卫星低仰角(6°)的情况下,接近国际上同类试验的水平。本文概述了这次试验的一般情况以及对试验结果的简单分析。     

暗星云DC 337.7—4.0的CO成图观测

使用4米毫米波望远镜和中澳合作研制的高分辨率声光频谱仪完成了暗星云DC337.7—4.0的CO分子J=1-0谱线的成图观测。数据处理包含有消干扰步骤。获得云的平均辐射温度为7.3K,平均视向速度3.7km/s,平均谱线半宽1.1km/s。观测结果没显示出云中有恒星形成活动的迹象。     

宽范围数字化精密频率测量系统的研制

由于奈奎斯特采样定律的限制,传统的数字化精密频率测量设备难以对频率较高的信号进行高精度的精密频率测量.作者研制了一种宽范围数字化精密频率测量系统,能够通过基于频谱分析的粗测过程和基于欠采样的精测过程,克服奈奎斯特定律的限制.实验表明,该宽范围数字化精密频率测量系统对于10 MHz信号的测量(相对)频率偏差为1.13×10-11,测量稳定度达到1×10-12量级.     

上海光机所小喷泉铷钟的设计和进展

对上海光机所正在研制的小喷泉铷钟及目前正在进行的工作作了介绍.该小喷泉铷钟吸收了原子喷泉的许多新技术,采用紧凑的结构设计,加入空心光束以提高探测原子数.预期该喷泉的准确度为10-14,短、长稳分别为10-13和10-15,信噪比为103.实验室完成了冷原子物理的准备工作,已经俘获冷原子团.     

中国月球车指日可待

据近日召开的2012年国防科技工业工作会透露。我国探月工程——嫦娥工程二期中的嫦娥三号任务目前已经圆满完成月球着陆器的悬停避障及缓速下降试验,月球巡视器的综合测试及内、外场试验等各项验证性试验,技术方案得到验证,该工程研制取得重大进展。     

南极中山站全天信息采集系统

南极高原拥有独特的天文观测优势,为了对南极中山站夜天文观测条件进行实测研究,中国科学院云南天文台专门研制了一套具有耐低温、自动除雪除霜等适应南极气候特征的全自动全天信息采集系统,该系统可以提供实时的全天云量、天光背景和全天图像,并将信息推送到网页实时显示。介绍了系统的研制及为适应南极气候进行的耐低温实验,统计分析了中山站2016~2017年的全天信息数据,结果显示,中山站2016和2017年的可观测时间为772.21 h和437.38 h,可观测夜数为93 d和51 d,天光背景最大真实值为22.05 Mag/arcsec 2,年平均气温为-10.6℃,最高气温19.1℃,最低气温为-44℃,2016年平均相对湿度为55.2%。     

摆镜平台寿命的Bootstrap估计

摆镜平台是大口径空间天文望远镜图像稳定控制系统中的一个活动部件,为评估其寿命,进行了摆镜平台寿命试验。摆镜平台寿命试验为单子样寿命试验,先验概率信息很少,采用Bayes方法进行寿命估计有一定的困难。Bootstrap方法是一种非参数统计方法,它对未知分布不做任何假设,仅利用计算机对原始样本数据进行再抽样模拟未知分布,通过再生抽样将小样本问题转化成大样本问题。Bootstrap方法要求子样数要大于等于5。采用半经验虚拟增广子样和Bootstrap相结合的方法进行摆镜平台寿命的区间估计。在摆镜平台寿命服从威布尔(Weibull)分布的假定下,通过以往类似产品寿命试验数据推断出威布尔分布形状参数,然后用寿命试验值和威布尔分布形状参数推导出摆镜平台寿命的方差,在此基础上进行子样虚拟增广。虚拟增广子样需要满足两个条件:(1)增广子样的均值等于寿命试验值;(2)虚拟增广子样的方差等于类似产品寿命的经验方差。根据这两个条件建立一个方程组,用数值计算法求解方程组得到增广子样。这些作为Bootstrap区间估计原始样本的增广子样用于计算样本的经验分布和样本重抽样。通过重抽样得到10 000个样本,计算每个样本的均值,然后对10 000个均值进行排序,得到均值μ1≤μ2≤…≤μ10 000,采用分位数法计算置信水平为1-α的Bootstrap置信区间,得到置信区间(μk1,μk2),其中k1=[10 000×α/2],k2=[10 000×(1-α/2)]。寿命试验的加速因子为5.5,目前摆镜平台已正常工作1.25年,按上述方法计算0.95置信水平的Bootstrap置信下限为3.59年,如果正常工作两年,0.95置信水平的Bootstrap置信区间为(5.93年,16.81年)。     

新的六极型铯束管

本文简略介绍了一种新的六极型铯束管的结构和性能。新就新在它不用电子倍增器,而是采用高阻放大器(计置院研制),这就在我国首次成功地解决了铯束管长寿命工作中的一个关键问题.束光学用“点源”“点靶”轴对称地配置获得了如下的电参数:Ramseg 谐振信号:9×10~(-12)ARamseg 谐振线宽:190Hz信噪比(平均时间1秒):583铯炉工作温度(℃):95与中国计量科学院研制的线路配合,获得了如下的整机参数:频率稳定度:δg(τ=1h)=1.9×10~(11)/τ~(1/2)[δy(τ=1h)=3.3×10~(-13)]频率准确度:±7×10~(-12)(数据尚不充分)今后再做适当的改进.不难将稳定度提高到1～2×10~(-13)/h,它完全有希望成为我们国产的能长期(1年以上)连续运行的高性能的铯束频标。在国际上,六极型的铯束装置在联邦德国物理技术研究院(PTB)得到了极其成功的应用,该实验室已完成了准确度高达1～2×10~(-14)作用区短到0.8米的铯束频率基准,苏联和日本也研制成功了类似的装置。     

中国和欧洲导航卫星的后起之秀

中国将发射“北斗”导航卫星,欧洲也将发射两颗“伽利略”导航试验卫星。中国导航卫星在近年得到了长足的发展,2007年2月3日,中国战功发射第4颗“北斗”导航试验卫星。同年4月14日,又成功发射了首颗“北斗”导航卫星[又明北斗导航卫星--M1（COMPASS—M1）]。这次发射的卫星飞行在高度为21500千米的中圆轨道,它标志着我国自行研制的“北斗”卫星导航系统进入新的发展建设阶段。据悉,2008年中国还将把“北斗”导航卫星送上太空,另外。2005年7月28日,中国与欧盟就“伽利略“计划签署了3份应用项目合同．成为首个加入“伽利略”计划的非欧盟国家,拥有这一系统的部分所有权和全部使用权。     

“伊卡洛斯”在太空扬帆起航

2010年5月21日,日本用H-2A火箭成功发射了耗资15亿日元（合1600万美元）的“伊卡洛斯”太阳帆,以检验它是否能够利用太阳能实现加速飞行,从而拉开了研制和发射太阳帆式新型推进航天器高潮的序幕。2010年9月和年底,美国还将先后发射纳帆-D2和光帆-1太阳帆。     

基于砷化镓晶体管的1.35～2.0GHz低噪声放大器

低噪声放大器(Low Noise Amplifier, LNA)是接收机系统的关键器件,其性能决定了接收机系统的噪声温度和对微弱射电信号的放大能力。采用Avago公司砷化镓(GaAs)工艺的pHEMT ATF-54134研制了一款可工作在1.35～2.0 GHz频率范围内的低噪声放大器。该放大器采用两级拓扑结构,单电源自偏置供电,典型增益28 dB,典型噪声温度35 K,输入回波损耗优于-10 dB,输出回波损耗优于-15 dB,输入1 dB压缩点为-13 dBm。该放大器除了可用于对中性氢、脉冲星和羟基进行观测的射电望远镜接收机以外,还可用于电波环境监测系统。     

红外相机CASCAM光学设计

介绍紫金山天文台研制的光学-近红外相机CASCAM（Chinese Academy of Science，CAMera)的光学系统设计．CASCAM相机以红外列阵HAWAII-1和光学CCD为探测器，配备国家天文台兴隆观测站2．16米和1．26米望远镜进行0．4—2．5μm波长范围的成像和偏振成像观测．相机的光学系统由F／9→F／6缩焦系统和Offner反射成像系统构成．优化设计结果表明，光学设计方案已满足天文观测的要求．CASCAM相机在设计上实现了光学-近红外很宽波段的消色差变焦，并在楔形分柬片、常温滤光片轮和折射式焦面摆动技术等方面进行了新的尝试．     

蓬勃发展的中国航天器（下）

科技卫星的发展 人造地球卫星按用途分可以分为科学卫星、试验卫星和应用卫星,其中前两种卫星对科学研究和卫星研制具有重要意义,可以起到事半功倍的效果,中国“实践”系列卫星肩负着这两种使命。     

种工程型氢原子钟

上海天文台1970年开始研制氢原子钟,1972年获得成功。此后,改进设计又研制了多台,现正在上海、北京等几个实验室正常运转。图1表示上海天文台早期研制的实验室型氢标准。 与此同时,从1985年起,为装备中国VLBI网络,上海天文台又着手研制新一代氢原子钟,现已研制成功。如图2所示。这种新型标准是一种坚固的、可靠的和可搬运的工程型标准。在这里,我们将描述它的主要特征及其性能指标。 一、新型氢原子钟的特点 上海天文台的新型氢原子钟是一种极高稳定度的时、频标准,在1秒到10~5秒的取样时间它提供极高的频率稳定度。适合于VLBI和守时工作的这种新型标准是一个坚固的、容易运输的标准,对于用户