被动型氢钟波谱信号观测装置的设计

简单介绍了被动型氢钟的量子系统,阐述了波谱信号观测装置的设计。该装置采用标准10MHz晶振产生被动型氢钟的微波激射信号(1.420406GHz),然后将该信号输入氢钟的脉泽振荡器中。脉泽振荡器输出的信号经过低噪声放大、两次混频及滤波后所得的谱线包含了量子系统的信息,通过分析最终的谱线即可得知量子系统的优劣。该装置已用于对两台被动型氢钟的测试,并根据测试结果对量子系统进行了改进。     

氢原子钟辅助电子学系统电路设计改进

氢原子钟辅助电子学系统已稳定工作多年,但是与目前的先进技术相比,原来的设计理念已显陈旧,同时暴露出外围电路庞杂、故障点比较多、问题查找困难等诸多问题;运用ARM+FPGA模式对电路进行了改进,其中运用12 bit高精度模数转换芯片实现参数采样,数字化设计改进氢原子钟智能温度控制系统,采用直接数字式频率合成器(Direct Digital Synthesizer,DDS)技术设计产生综合器频率信号,简化设计实现氢原子钟的通信功能;从测试结果来看,提高了参数的采样精度,数字化的智能温控模式实现了温度的自动化智能调整,直接式频率合成器技术简化了设计电路,基于i Coupler磁隔离技术的隔离型RS-232接口收发器设计提高了接口的稳定性;从整体设计来看,大大简化了设计电路,提高了系统性能及可靠性。     

上海天文台新一代氢脉泽频率标准的研制

一种用来装备中国VLBI网络的新型氢脉泽标准已在上海天艺台研制成功。这种新型氢对标准是一种的可靠的和可搬运的小型氢钟。本将描述它的机械和电子学设计特点，并与上海天台早期制造的氢钟进行了详细的比较，章给出了新的小型氢钟的初步测试数据和预期的稳定性能。并且展示了这种新型氢钟在制造过程中的一些照片。     

氢原子钟的频率驾驭算法研究

以氢钟作为主钟系统的频率源,可产生短期稳定度更好的本地时间UTC(k),氢钟通常具有频率漂移效应,这使得氢原子钟的长期稳定度随着时间的推移不断降低,进而影响UTC(k)的稳定度与准确度.为解决这一问题,比较分析了氢钟和铯钟的性能,改进了氢钟参与时间尺度计算的算法,并提出了基于主钟为氢钟的频率驾驭算法.通过搭建试验系统,编制相关的软件,对该算法进行了检验.测试结果表明当氢钟参与原子时计算时,可有效改善参考时间尺度的短期稳定度,同时主钟频率源为氢钟比主钟频率源为铯钟产生的本地时间UTC(k)具有更好的短期频率稳定度.     

数字调频和数字伺服在被动型氢原子钟上的应用

简单介绍了被动型氢原子钟的组成及原理,阐述了基于数字调频和数字伺服的电子电路在被动型氢原子钟上的应用(目的是改善钟性能),并给出了设计的最终测试结果及其分析,数据表明该系统的稳定度比原有系统有很大提高。为了进一步改善钟性能,又对伺服系统提出了以数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)为主体的新的方案。     

SOHM-4型氢原子钟的设计改进与初步性能

氢原子钟是一种最稳定的 (除极短测量时间间隔之外 )频率标准 ,但是环境温度变化及微波谐振腔老化会引起原子钟输出频率的变化 ,从而导致氢原子钟长期性能变差。为了减小这些影响 ,可借助一种自动调谐器来确保谐振腔的频率始终工作在所需的频率上 ,并采用新的温度控制系统来改善氢原子钟的长期性能。针对这些年来许多氢钟出现的有关问题 ,上海天文台在借鉴国外氢钟实验室经验的基础之上 ,对原有氢钟进行了技术改造 ,并为国家授时中心研制了SOHM - 4型氢原子钟。对该型氢原子钟技术改造特点作了介绍 ,并给出了期望的性能指标及初步的测试结果     

上海天文台氢钟的研制现状及其应用前景

介绍了上海天文台氢钟的研制现状及其应用情况 ,展望了其潜在应用前景。对目前氢钟小型化国内外研究现状、我国进行小型氢钟的研制方案、拟解决的关键问题也进行了论述。同时给出了小型氢钟的预期性能指标     

上海天文台氢原子钟的使用、研究和改进

本文简述了上海天文台氢原子钟的研制及使用情况,通过对两台长期运转的观察和研究,着重分析了影响氧原子稳定度的各种因素。在分析的基础上,我们对自制氢钟不断采取了一些改进措施,并获得了预期的效果。使自制氢钟的性能在使用中不断提高.最后,绘出了历年来氢钟的测量结果.     

Q增强型氢钟环路相位与腔Q值稳定技术研究

简单介绍了小型氢原子钟的分类以及Q增强型氢钟的原理,设计了一种具有腔Q值及反馈环路相位稳定特性的Q增强型氢钟的正反馈电路,并给出实现方案以及实验数据,数据表明了该系统方案的可行性。提出了以数字信号处理器(DSP)为主的新的方案。     

SOHM型氢钟在国家授时中心的运行情况分析

上海天文台研制的型号为SOHM-3和SOHM-4的3台氢原子钟在中国科学院国家授时中心(NTSC)已经运行了一年多时间。收集了每个氢原子钟与NTSC主钟的时间比对数据。数据的分析结果给出了这几台氢钟在不同采样间隔上的频率稳定度,也显示出1台氢钟明显的相位跳变,讨论了这种相位跳变的原因。比较了这3台氢钟和从美国进口的Symmetricom公司制造的氢钟的频率稳定度的温度变化效应,指出了上海天文台研究制的氢钟存在的主要问题。     

上海天文台氢钟的研制现状及其应用前景

介绍了上海天台氢钟的研制现状及其应用情况，展望了其潜在应用前景。对目前氢钟小型化国内外研究现状、我国进行小型氢钟的研制方案、拟解决的关键问题也进行了论述。同时给出了小型氢钟的预期性能指标。     

时频系统中主备钟一致性保持方法的研究1

为保证主、备钟切换时时间信号的准确性和稳定性,开展了主、备钟一致性保持方法的研究。搭建了进行主、备钟一致性保持的实验系统,阐述了系统的原理,分析了不同钟差预测模型的效果,给出了计算备份钟频率补偿量的公式,测试了系统在不同控制周期下的同步水平。测试结果表明：采用本系统的主、备钟一致性保持方法,能够实现主、备钟间的最大时间偏差小于1 ns的指标,同时提高了备份钟的长期频率稳定度。     

主动型氢原子钟的研究进展

基于氢原子微波激射器(氢脉泽)的主动型氢原子钟(氢钟)拥有极好的中短期频率稳定度,而原子储存泡是氢脉泽的关键技术。位于微波谐振腔内的原子储存泡中的氢原子系综与电磁场相互作用。简述了氢原子系综与电磁场相互作用的动力学过程、氢脉泽和主动型氢原子钟的相位噪声,还介绍了原子储存、原子与原子的自旋交换碰撞、原子与泡壁的碰撞和磁场不均匀弛豫等主要弛豫过程。并概述了在腔频的自动调谐方法、双选态系统方面的发展和电离源、真空系统等技术方面的改进。最后,讨论了氢钟的发展前景。     

一种铷原子钟双钟热备相位无扰切换系统的设计

为了满足时间统一系统中主钟与备份钟的时间、频率信号在切换时的连续性要求,提出并实现了一种铷原子钟双钟热备相位无扰切换系统的技术方案,阐述了双钟间频率与相位同步和信号无扰切换的方案原理,给出了系统组成与主要控制程序的框图及测试结果。采用本方案可使主钟与备份钟输出信号的时差小于±0．55ns,并实现了信号的无扰切换,满足了工程应用的要求。     

上海天文台原子频标研究50年

中国科学院上海天文台1958年开始原子频标的研究，先后研制成功氨分子钟和各种类型的氢原子钟，并实现主动型氢钟的商品化生产。迄今为止，已经研制生产主动型氢钟60多台，广泛用于科学技术各领域。该文简单介绍了上海天文台原子频标的发展、性能指标的改进和氢钟的应用概况，并对今后的发展前景进行了展望。     

新氢脉泽频率标准的支持电子学系统

氢脉泽的支持电子学系统是氢脉泽频率标准中子学的一个重要组成部分，它包括脉泽的热控制、磁场控制、氢压以及调谐控制。本将介绍上海天台新近研制成功的新氢脉泽（H7）的支持电子学系统的各控制部分的设计思想及特点。     

原子时尺度分析研究

守时型原子钟主要包括氢原子钟和铯原子钟,为进一步探究不同类型守时原子钟计算时间尺度相关性能,本文开展全氢钟及氢铯联合时间尺度研究。首先依据国际权度局(Bureau International des Poids et Mesures, BIPM)发布的d公报将氢原子钟进行分类,针对分类结果分别运用原子时尺度理论方法计算全氢钟时间尺度,并给出分析结果。随后计算全铯钟时间尺度,并分析探究两种不同的氢铯联合钟组时间尺度。结果表明,基于频率漂移量较小的氢钟组形成的时间尺度波动范围小,且稳定度优于频率漂移量较大的氢钟组形成的时间尺度。氢铯联合形成的时间尺度稳定度优于全铯钟时间尺度,不同的氢铯联合钟组计算得到的时间尺度结果相近。     

氢原子频标的小型化

小型化是目前氢钟的发展方向之一，氢钟的小型化主要是谐振腔的改进，它的结构尺寸决定了氢钟的最小尺寸和重量，目前要用的小型腔主要有电极负载腔，磁控管腔，介质负载腔和TE111腔，新型的谐振腔虽然减小了体积减轻的重量，但量由于它本身已经很难满中立起振条件，所以在伺服电路上也不同于主动型氢钟，根据电路原理的不同，将小型化的氢钟分为反馈振荡型和被动型，反馈振荡型氢钟使激射器工作在反馈振荡状态，通过正反馈维持激射器振荡，被动型氢钟的激射器工作在振荡阈值之下，其作用与揩振放大器相似。     

DSP并行引导方法在氢钟自动调谐系统中的应用

介绍了TMS320VC5402外挂程序存储器的在线编程技术,给出创建系统引导表的具体步骤并在此基础上重点讨论了16位并行引导装载方法,并在以DSP为核心的氢钟自动调谐系统中得以仿真实现。     

氢钟钟罩及前级真空机组的改进设计

本介绍了氢钟钛合金钟罩的设计制作以及机械泵－－分子泵前级真空机组的改进设计。由于钛是一种崭新的工程金属，用钛合金制作的真空钟罩由于采用了料正确的工艺手段，具有强度高、重量轻、在真空中放气率低、无磁、外表美观和经济实惠等优点。而前级真空机组由于采用了不锈钢纹管及卡箍结构，无粗大的真空橡管，也改善了氢钟的真空条件。钛合金钟罩及改进型前级真空机组的应用对氢钟钛离子泵的启动及系统真空度的提高起了一定的作用。