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铷原子钟、铷模块、铷钟、原子钟
铷原子钟或者铷模块,属于原子钟,年稳定是1ppb左右,相当于300年差1秒,是一种非常高稳定度的频率标准,其精度仅次于铯钟,这是时间爱好者的设备的补品,由于价格昂贵(最便宜的也要超过1000元美金),所以一般的爱好者都使用恒温晶体作基准,铷模块是他们梦寐以求的时间标准补品。
该铷模块经过初步测试,在通电3-4分钟,lock指示灯由亮专灭后,模块输出的频率就锁定了,我用我的频率计(爱德万的tr45xx,预热30分钟,内置恒温晶体基准)来测量,每块模块的一致性非常好,在10e-9处(我的频率计的极限分辨率)每块模块的显示都是一致的,当然,拿我的频率计来测量铷模块是不准确的,它的精度比铷模块就低2,3个数量级。
我打算用这模块来把我的仪器(如频谱仪,综测仪,频率计等)频率统一起来,它比原来机器里面的恒温晶体的稳定度要高起码2,3个等级。
铷钟、铷原子钟工作原理
铷原子频率标准应用铷物理腔里的原子谐振特性,通过频率锁相环来控制 50.255+MHz 的压控晶体震荡器的频率输出。 频率锁相环功能模块由射频发生器、锁相输入放大器和铷物理腔组成。压控晶体震荡器的频率锁相功能是由铷物理腔的鉴频器完成的,任何偏离 50.255+MHz 中心频率的信号频率变化都会产生一个直流输出信号。一旦锁相环建立,在系统的第三脚上就会测到锁相环指示信号 ( 直流电压信号 ) 。根据用户选择: 50.255+MHz 的压控晶体放大器的输出可用于合成器里 DDS 的输入时钟,用于数字可编程合成器或缓冲放大器的输入时钟。
铷物理腔应用铷原子的基态精确跃迁,跃迁频率为 6.8+GHz 。为了应用这个原子跃迁,铷物理腔合并了铷泡、铷灯泡和电子伺服系统。压控晶体震荡器锁相在铷原子谐振 6.8+GHz 的频率上。压控晶体震荡器产生的 50.255+MHz 的频率乘 136 就可以得到原子谐振频率 6.8 + GHz 。
误差信号产生于物理腔。铷灯泡中等离子放电产生的的光经过铷谐振腔时与气化的铷原子相互作用并得到过滤,经过过滤的光作用在光电池上。当输入微波信号的频率等于 6.8 + GHz 时,腔体中的铷原子在微波场的作用下产生谐振,这会使照射到光电池的光减少。当微波频率与精确的铷谐振频率相等时,光线的减少就会转换成带有相位和幅度信息的误差信号,该信号电压控制压控晶体震荡器的频率,使其始终保持在 50.255+MHz 。
好的铷钟月稳定在5E-11左右,10年1E-9左右。
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