时间频率学报

量子频标

  • 铯原子喷泉钟空间均匀C场的研究

    施俊如;王心亮;阮军;管勇;白杨;刘浩;杨帆;刘丹丹;张辉;张首刚;

    二阶塞曼频移是影响铯原子喷泉钟频率不确定度性能的系统项之一,而二阶塞曼频移的不确定度由C场均匀度决定。C场均匀度又与C场强度随时间的变化情况(时间稳定性)和C场强度沿原子飞行路径的变化情况(空间均匀性)有关。均匀C场的实现有两种途径:一是磁屏蔽的屏蔽效果好且无剩磁;二是在磁屏蔽两端加补偿线圈,但是补偿线圈会引入电噪声而降低C场的时间稳定性。首先理论研究了由C场引起的二阶塞曼频移,和由C场空间均匀度引起的二阶塞曼频移不确定度。实验上通过改进退磁方法对磁屏蔽进行了整体退磁,得到了无补偿情况下空间均匀度良好的剩磁47cm@1nT,和C场48cm@1.5nT。最后计算得到二阶塞曼频移为68.7×10~(-15),由C场空间均匀度引起的二阶塞曼频移不确定度为6.05×10~(-19)。

    2018年03期 v.41 145-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1448K]
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  • NTSC-F1铯原子喷泉钟光频移的评定

    张辉;王心亮;管勇;刘丹丹;白杨;施俊如;余凤翔;杨帆;阮军;张首刚;

    光频移是铯原子喷泉钟系统频移项之一。铯原子与微波Ramsey相互作用期间,近共振的冷却光、探测光、选态推光的存在都会产生原子光频移。通过控制NTSC-F1铯原子喷泉钟光学系统的AOM射频开关,以及在进入物理系统光纤前添加机械开关的方式,可以有效地降低系统的光频移。理论上对光频移影响因素进行了分析,实验上对NTSC-F1铯原子喷泉钟冷却光、探测光、选态推光分别存在的情况下的光频移值进行了测量评估,确定了NTSC-F1铯原子喷泉钟光频移项的主要来源。NTSC-F1铯原子喷泉钟光频移量为0,相对值不确定度为5.13×10~(-19)。

    2018年03期 v.41 151-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 1123K]
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  • 基于~(85)Rb 5S_(1/2)→6P_(3/2)的小型超稳铷原子光频标

    张盛楠;涂建辉;崔敬忠;陈景标;

    传统的铷原子钟主要是工作在微波频段,系统结构简单可靠,但受限于钟跃迁频率,其频率稳定度很难进入10~(-14)量级水平。利用~(85)Rb基态5S_(1/2)与第二激发态6P_(3/2)之间的跃迁作为钟跃迁,并结合高信噪比的调制转移谱稳频技术和高速环路锁定,直接将420nm激光输出频率稳定在铷原子的超精细跃迁谱线上,实现将传统的铷原子微波钟拓展到铷原子光钟。通过自评估的方法,得到该系统的秒级频率稳定度为1.6×10~(-14),接近微波钟的量子极限,与目前国际上最好的532nm碘分子光频标性能相当。

    2018年03期 v.41 157-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1601K]
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  • 国产小铯钟比测结果分析

    张军;王向磊;王路生;陈明;陈洪卿;

    用氢钟为参考测量国产小铯钟的性能,获得1年多的观测数据;根据测试数据对小铯钟信号噪声进行幂律谱分析;统计结果表明,国产铯钟输出的1PPS信号长期性能与频率信号的一致性较好,而1PPS输出则有100ps的抖动;数据表明国产小铯钟的5d稳定度分别达到9.9×10~(-15),1.2×10~(-14),2.6×10~(-14)和4.8×10~(-14)。

    2018年03期 v.41 162-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 5568K]
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  • 原子微波测量技术

    孙富宇;马杰;侯冬;黄显核;

    近年来,基于原子精密谱的微波测量引起了极大关注,由此诞生了原子微波电场计、原子微波磁场计和原子微波功率标准等。原子微波探测技术是一种本质上的新技术,它把微波场强通过基本物理常量与拉比频率直接联系起来,进而实现电磁量的国际单位制溯源。这种新型微波测量技术的最大优势在于不需要校准,且其理论测量准确度远高于传统电子微波测量技术。主要综述了基于不同量子理论的微波场测量技术的基本原理、测量方法和研究现状,并简要地讨论了其未来发展方向。

    2018年03期 v.41 171-178页 [查看摘要][在线阅读][下载 952K]
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  • 基于二维磁光阱的冷原子光抽运铯原子钟研究

    谢伟滨;王青;齐向晖;贺轩;陈徐宗;

    在前期二维磁光阱原子冷却实验的基础上,提出了一种利用二维磁光阱产生低速铯束替代传统铯原子钟原子束的方案。新方案可以有效降低铯束中原子的运动速度,压窄Ramsey线宽,从而实现慢速连续原子束原子钟。理论分析表明,该慢速冷原子光抽运铯原子钟的Ramsey线宽为同体积传统热束小铯钟的十分之一,这将有效提高光抽运铯原子钟的短期稳定度,这种原子钟是未来守时原子钟的一种新的发展方向。

    2018年03期 v.41 179-184页 [查看摘要][在线阅读][下载 2856K]
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  • 好坏腔双波长主动光频标的实验进展

    史田田;潘多;陈景标;

    在被动式光频标中,用于钟激光稳频的超稳谐振腔具有由腔体布朗运动导致的热噪声,由此限制了钟激光的线宽,成为目前被动式光频标稳定度提高的主要局限因素。主动式光频标利用原子在坏腔中的受激辐射得到频标信号,因而对腔牵引效应具有抑制作用,可以极大地降低谐振腔布朗热噪声对频标稳定度的影响。在此基础上,好坏腔双波长主动光频标将在同一个谐振腔内实现Nd:YAG晶体1 064nm和铯原子(Cs)1 470nm好坏腔双波长输出,其中1 064nm好腔激光通过Pound-Drever-Hall(PDH)技术稳频,从而实现主动光钟谐振腔腔长(主谐振腔腔长)的锁定。与此同时,作为钟跃迁信号的铯1 470nm坏腔激光由于对腔牵引效应的抑制作用,其稳定度可在PDH稳频的基础上得到进一步提高。目前实验中已经实现了好坏腔双波长输出,并对好坏腔信号的功率、线宽等特性分别进行了测试,下一步将进行好腔信号的PDH锁频工作,以期实现超窄线宽的光频标。

    2018年03期 v.41 185-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 1135K]
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  • LIP Cs3000C磁选态铯原子钟的测试

    陈江;王骥;马沛;郭磊;涂建辉;杨炜;崔敬忠;马寅光;成大鹏;

    小型磁选态铯原子钟性能高、应用广,目前产品严重依赖进口。报道了一款国产的小型磁选态铯原子钟LIP Cs3000C,其束光学采用了单束的S型方案。LIP Cs3000C铯钟的频率稳定度测试结果为:5.0×10~(-12)/s,3.5×10~(-12)/10s,8.5×10~(-13)/100s,2.7×10~(-13)/1ks,8.5×10~(-14)/10ks,2.7×10~(-14)/100ks。通过分析影响寿命的因素,预计该钟的寿命为5年。LIP Cs3000C铯钟的成功研制为实现高性能铯钟的国产化替代奠定了基础。

    2018年03期 v.41 190-193页 [查看摘要][在线阅读][下载 1163K]
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时间系统

  • 基于卫星共视的标准时间远程高精度复现方法研究

    刘娅;陈瑞琼;赵志雄;樊多盛;李孝辉;

    提出了一种基于卫星共视原理,能在用户所在地复现与标准时间同步的时间频率信号的方法,并设计实现了一套标准时间高精度复现系统,支撑系统内各终端实时与基准终端交换、处理共视比对数据,使各终端输出与标准时间同步的时频信号,该信号还能经UTC(NTSC)溯源到国际标准时间,实现与各国标准时间同步。测试结果显示,基于铯原子钟的复现终端能在异地复现出与标准时间同步偏差小于4ns的信号,天频率稳定度为1.75×10~(-14),取样时间100ks时最大时间间隔误差6.01ns。

    2018年03期 v.41 194-199页 [查看摘要][在线阅读][下载 1693K]
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  • 北斗亚欧共视时间比对试验

    武文俊;广伟;张继海;高喆;董绍武;张首刚;

    远距离时间比对是协调世界时(UTC)和国际原子时(TAI)产生过程中的重要环节。在UTC/TAI计算时,现主要使用如下国际时间比对手段:基于通信卫星的双向时间比对(TWSTFT)、基于GPS的全视和精密单点定位以及GLONASS的共视时间比对。北斗卫星导航系统是我国独立自主开发的全球卫星导航系统。现虽已在亚太地区实现了很好的卫星覆盖,但在欧美地区可视卫星数目仍然有限。尽管如此,利用4颗左右的亚欧大陆共同可视北斗卫星,采用北斗共视法获得了亚欧大陆间2~4ns的长基线国际时间比对结果。该次试验为北斗参与UTC/TAI的计算提供了有力的技术支持,对于北斗拓展应用具有重要的意义。

    2018年03期 v.41 200-205页 [查看摘要][在线阅读][下载 2018K]
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  • 双混频时差测量系统的误差分析与试验研究

    徐超;刘军良;胡永辉;

    双混频时差测量系统的实际测量能力与公共频率源、混频器、过零检测器和时间间隔计数器等关键部件的特性息息相关。从双混频时差测量的原理入手,分析了各关键部件对系统本底噪声的影响,并搭建了试验平台,对影响系统本底噪声性能的因素进行了试验验证。试验结果表明,双混频时差测量系统的本底噪声与公共频率源的短期稳定度正相关,而与其长期稳定度没有直接关系。同时时间间隔计数器的读数值增大也将使得公共频率源的短期稳定度的影响进一步变大,因此需要通过一个移相器使计数器读数值保持在一个较小的范围内,以保证系统的本底噪声性能。

    2018年03期 v.41 206-213页 [查看摘要][在线阅读][下载 2571K]
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  • DAC采样时钟杂散对载波信号短期频率稳定度影响研究

    秦晓伟;杜二旺;王国永;何冬;

    频率稳定度作为评估卫星钟性能的一个重要指标,它直接影响着卫星导航、定位、授时的精度。在DAC(digital to analog converter)实现模拟化过程中,利用非理想采样时钟对230kHz载波信号进行采样,然后利用FFT(fast Fourier transformation)实现对采样后载波信号的鉴相,最后根据鉴相结果计算载波信号的短期频率稳定度。通过仿真分析可知,DAC采样时钟上的"毛刺"不仅作为载波信号的调制信号,而且其功率和频率都会影响载波信号的短期频率稳定度。当杂散功率确定情况下,杂散信号频率靠近载波信号频率时,载波信号的短期频率稳定度变差;当杂散信号频率远离载波信号频率时,载波信号的短期频率稳定度变好。当杂散频率确定的情况下,杂散信号功率相对于载波信号功率越小,载波信号的频率稳定度越好。

    2018年03期 v.41 214-218页 [查看摘要][在线阅读][下载 1986K]
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  • 高精度自由空间时间与频率传递研究

    侯冬;张大年;孙富宇;田杰;陈诗军;

    利用自由空间信道实现时间与频率信号的传递,可以有效克服现有光纤时频传递技术依赖于光纤网的问题。报告了电子科技大学在自由空间时间频率传递方面的研究进展。首先提出了基于主动相位补偿法的连续激光自由空间频率传递技术,利用该技术完成了100m室外频率传递实验,在5ks内所传递频率信号的时延抖动标准差为490fs;其次提出了基于被动相位补偿法的光梳频率自由空间传递技术,并利用该技术完成了52m室外频率传递实验,在5ks内所传递频率信号的时延抖动标准差为280fs;最后提出了基于往返时间时延补偿法的自由空间时间传递技术,利用该技术进行了室外120m时间传递同步实验,在16ks内所传递时间信号的绝对时延差为300ps,其时间传递稳定度优于20ps。

    2018年03期 v.41 219-227页 [查看摘要][在线阅读][下载 3237K]
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  • 北斗定时接收机T-RAIM算法研究

    徐荣;周同同;赵陆文;戴卫恒;田世伟;

    传统T-RAIM算法对微小缓变等故障检测能力弱,对可见星数量也有一定要求,其可用性有所降低,导致北斗定时接收机应用受限。结合快照法和滤波法在故障检测上各自的优势,提出一种改进的T-RAIM算法。通过不同卫星故障场景的仿真验证表明该算法可检测最小故障偏差在37ns左右,可见星少场景下也可识别故障卫星,能够提供更好的定时完好性服务。

    2018年03期 v.41 228-233页 [查看摘要][在线阅读][下载 2240K]
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  • 基于VGOS系统的UT1初步观测与计算

    姚当;弓剑军;马浪明;刘佳;吴文雅;徐磊;吕林蔚;吴元伟;张秀忠;王广利;舒逢春;杨旭海;

    为满足国家世界时UT1测量需求,中国科学院近年来研制了我国首套VGOS(VLBI2010global observation system)系统,该系统参考VLBI 2010规范建成西安数据相关分析中心和三亚、吉林、喀什3个13m台站。各站分别配备宽带接收、记录终端和高稳定的氢原子钟。系统于2016年底完成建设,具备观测能力。中国科学院国家授时中心于2017年8月开展了射电源卫星交替观测。利用射电源数据估算UT1并与IERS C14 08系列进行对比。UT1估计值偏离IERS结果为0.2ms左右,此结果表明系统具备UT1测量能力。

    2018年03期 v.41 234-241页 [查看摘要][在线阅读][下载 2851K]
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  • OFDM高清无线传输系统的信道均衡实现

    徐劲松;何家富;李明宇;王雅慧;李振坤;

    编码正交频分复用(OFDM)因其频带利用率高、抗多径能力强等特点而成为高清视频无线传输的首选物理层技术,而频率选择性衰落是宽带无线信道的固有特性,信道均衡可有效对抗由于无线信道频率选择性衰落引入的码间干扰,是基于OFDM的高清无线传输系统的核心关键技术之一。详细介绍了OFDM系统的原理,深入分析了无线信道对OFDM信号的影响,提出了一种基于导频信号的频域均衡算法,深入分析了该算法原理,从导频设计、信道插值算法和信道估计准则等方面对该算法进行了优化设计和电路实现,在Xilinx Spartan 6FPGA开发平台上进行了算法验证,最后给出了Modelsim 6.5仿真结果。仿真表明,所设计的信道均衡算法可有效补偿无线信道对信号的影响,实现数据正确解调,且算法复杂度低、占用硬件资源小,可满足系统设计需求。

    2018年03期 v.41 242-250页 [查看摘要][在线阅读][下载 1833K]
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  • 基于自适应相干模板的BPL窄带干扰抑制方法

    高媛媛;华宇;赵弦;袁江斌;

    针对BPL授时系统中的窄带干扰问题,特别是强的窄带干扰能够淹没BPL授时信号,严重影响BPL定时接收机后续的信号处理,将自适应相干模板法用于抑制BPL信号的窄带干扰。该方法结合BPL长波授时系统的发播信号特点,通过对采样数据的累加及求平均来获取干扰信号模板,再将其与原信号做移位减法操作,以达到消除窄带干扰的目的。通过对该算法的理论分析与实验仿真,验证了该算法的可行性,其抗窄带干扰性能优于-20dB,且其实现简单。

    2018年03期 v.41 251-257页 [查看摘要][在线阅读][下载 2303K]
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  • 基于SFT方法的MBOC信号快速捕获性能分析

    黄夏妹;王雪;陈校非;郭瑶;

    相比传统的BPSK-1信号,MBOC调制信号的特点是相关函数较窄、码周期较长。这些特点导致了采用传统整周期捕获法接收处理时的运算量大、复杂度高的问题。针对这个问题,利用稀疏傅里叶变换(sparse Fourier transform,SFT),从运算复杂度和检测概率两方面进行了研究,并采用实测数据进行验证。研究结果表明,相比于传统的整周期捕获法,SFT快速捕获法能够有效减少运算量:TMBOC(time multiplexed BOC)减少了95.98%,QMBOC(quadrature multiplexed BOC)减少了95.85%,CBOC(composite BOC)减少了85.93%,有效提高了捕获效率。SFT快速捕获的缺点是对捕获灵敏度有一定程度的恶化,这可以通过延长积分时间来解决。

    2018年03期 v.41 258-266页 [查看摘要][在线阅读][下载 2188K]
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  • 晶体振荡器的频率稳定度和老化特性研究

    赵岩;李智奇;周渭;吴豪;白丽娜;苗苗;

    晶体振荡器频率稳定度从其瞬态一直到接近于1s都是按照1/τ的规律变化,表现出典型的相位控制特征,但由于老化和低频噪声等影响,其频率稳定度在较长的取样时间内不会改进甚至变坏。原子钟输出信号是被锁定的晶体振荡器的信号,被动型原子钟采用锁频机制,其频率稳定度随着取样时间按照1/τ~(1/2)的规律变化。原子频标和晶体振荡器作为装置的频率稳定度实现的基础,形成了1/τ变化规律的频率稳定度的本底基础线。用精度更高的相位控制代替频率控制,可以使原子钟稳定度变化保持1/τ的规律。谐振器两端相移特性反映了晶体谐振参数的变化。晶体振荡器长期指标的改进,需要利用包括伴随着振荡器频率变化而发生的相关谐振参数与频率变化的相关性,发展数字化、等效晶体谐振参数检测、反馈控制以及老化补偿结合的方法。

    2018年03期 v.41 267-275页 [查看摘要][在线阅读][下载 4381K]
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  • 中国科学院国家授时中心高层次人才招聘启事

    <正>一、单位简介中国科学院国家授时中心(http://www.ntsc.ac.cn)位于世界著名旅游风景区西安市临潼区,是我国唯一、专门、全面从事时间频率科学研究的机构。承担着我国标准时间(北京时间)的产生、保持和授时发播任务,是国际原子时合作重要参加单位,时频研究和标准时间保持技术处于国际先进水平。研制建设了国家重大科技基础设施—长短波授时系统,曾荣获"国家科技进步一等奖"。同时,基于高精度时频测量技术,

    2018年03期 v.41 276-278页 [查看摘要][在线阅读][下载 59K]
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  • 《时间频率学报》征稿简则

    <正>1宗旨和沿革《时间频率学报》是中国科学院国家授时中心主办的学术、技术应用类刊物。本刊刊载时间频率科学及相关方面的理论和应用研究、技术与方法的成果与进展、专题评述等。《时间频率学报》的前身为创刊于1978年的《陕西天文台台刊》,2003年更名为现刊,为季刊。2来稿要求和注意事项1)来稿应论点明确、论据充分、数据可靠、逻辑严谨、表述确切、图表清晰。

    2018年03期 v.41 279页 [查看摘要][在线阅读][下载 349K]
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