被动型氢钟超均匀C场的计算与优化

针对被动型氢钟超均匀C场设计问题,提出了一种数值计算和优化方法.利用Biot-Savart定理、高斯定理及安培环路定理,分别得到圆柱形磁场筒的轴线磁感强度解析式以及轴线外磁感强度的级数表达式,并利用所得公式,通过数值计算的方法得到了整个磁场筒内部磁感强度的数值解.采用在磁场筒的两端各加上2组补偿线圈的方法补偿有限长螺线管线圈两端的磁感下降,并且根据数值计算结果优化补偿线圈的各个参数,使得磁场筒中心轴线上磁场相对均匀度优化达到了99.8%以上,且整个储存泡空间区域内磁场相对均匀度达到了99.5%以上.最后,得出了一套合理优化的C场磁筒的加工参数.为提高原子谱线的信噪比奠定了基础.

被动型氢钟流量变化对长期频率稳定度的影响分析

为提高系统的长期频率稳定度(它是被动型氢钟的一个重要指标),设计了一种实验,用以分析在不同微波腔谐振频率下,氢气流量变化对输出频率的影响。通过实验发现微波腔的控制电压存在一个调谐点,在调谐点附近,流量变化对输出频率的影响变小。但是对于单频系统,如何将微波腔锁定在调谐点附近以及如何减小流量的影响和提高系统的长期频率稳定度还需要进一步探索。

被动型氢钟频率稳定度与频率漂移特性分析

原子钟存在频率的漂移,这种漂移主要由内部器件造成,包括由量子结构造成的频率漂移、相检及运放造成的漂移等。分析被动型氢钟的频率漂移首先需要判断其主要噪声类型,其次选择合适的拟合方法计算漂移率,再用实验验证该拟合方法的可行性。

基于DSP与FPGA的被动型氢钟数字伺服系统的研究

基于DSP和FPGA的特点,设计了被动型氢钟数字化伺服系统,实现了对误差信号的处理。采用先进的DSP和FPGA芯片,提出了新的解决方案,整个系统由FPGA控制DSP工作并实现最后的信号输出,文中对其硬件结构和软件流程进行了阐述。

用于被动型氢钟的高精度控制器设计

根据被动型氢钟数字伺服系统的特点,设计并实现了高精度数字伺服系统。硬件电路采用了高速DSP处理芯片,两种DA转换芯片组合实现了最小步长10μV范围10 V的控制输出,高速AD转换芯片可以满足被动型氢钟慢速调制和快速调制的要求。整个系统以较低的代价达到了设计要求,并进行了硬件测试,结果表明控制电路满足输出要求。

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。

被动型氢原子钟单频调制原理分析

单频调制技术具有调制频率高、环路参数限制小的优点,对降低原子钟环路噪声、提高中短期频率稳定度具有重要的意义。文章基于被动型氢原子钟,讨论了频调制技术的应用并进行了相应的理论计算分析,为今后该技术的进一步应用提供参考。

被动型小氢钟的试验研究

介绍了上海天文台被动型小氢钟的设计和研制 ,给出了初步的测试结果。这种小氢钟应用了电极负载腔。在伺服环路上采用被动的工作方式和腔的自动调谐 ,用方波调制的方法得到误差信号。和传统的主动型氢钟相比 ,它的整体体积减小 ,重量降低。经过初步测试 ,这种被动型小氢钟的频率稳定度为σ(2 ,τ) =1 0× 10 - 1 1 τ- 1 2 (1s<τ <5× 10 4 s)。

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。

被动型星载氢钟H型气体电离模型及参数优化

针对被动型星载氢钟气体电离装置低功耗、低电磁干扰的设计要求,设计了一种基于平面盘绕馈能天线的H型电离系统,并建立该电离方法的数学模型。首先,由Maxwell方程出发,推导出了电离泡中的电场和磁场的分布模型,得到气体电离机制;再由电磁场的分布方程推导出氢气击穿判据表达式,建立了气体电离条件的数学模型;最后,利用电离击穿条件判据方程优化了电离装置的设计参数。数值仿真与测试表明该模型是有效的,采用优化的设计参数可以使电离功耗和电磁干扰特性得到改善,且电离直流电源总功率可小于2W。

应用于被动氢钟的简单滤波器实现

在被动型氢原子钟数字伺服电路中,使用FPGA对误差信号进行数字信号处理。设计了一种简单的低通滤波器,与传统的FIR滤波器相比,节省了FPGA的使用资源,并且性能优于传统滤波器,能够很好地应用于被动型氢钟。