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時鐘服務(wù)的心臟——銣鐘

發(fā)布時間:2022-04-11 15:10:54

一、銣鐘基本原理

    原子是按照圍繞在原子核周圍不同電子層的能量差,來吸收或釋放電磁能量的。這里電磁能量是不連續(xù)的。當(dāng)原子從一個高“能量態(tài)”躍遷至低的“能量態(tài)”時,它便會釋放電磁波。這種電磁波特征頻率是固定的,這也就是人們所說的共振頻率。通過以這種共振頻率為節(jié)拍器,原子鐘可以來測定時間。例如:假定特定原子的共振頻率為1000Hz,則該原子能級躍遷時釋放的電磁波振動1000次的時間即為1m秒。

    在實際躍遷時,高低能量概率相等,無法觀察。一般通過磁選態(tài)和光抽運(yùn)只保留某一能級上的原子,躍遷后觀察另外一個能級上的原子,來判斷躍遷的發(fā)生,躍遷信號的檢查可通過磁檢測、光檢測或者電監(jiān)測進(jìn)行檢測。

    目前市場上的原子鐘產(chǎn)品共分為三大類:銣鐘、銫鐘和氫鐘。銫鐘和氫鐘精度較高,價格昂貴,往往應(yīng)用在國防衛(wèi)星,科研計量等領(lǐng)域,較少被應(yīng)用在民用生產(chǎn)測試,研發(fā)制造等方面。銣鐘具有短期穩(wěn)定性高,體積小巧,便于攜帶的特點,并且價格合適,非常適合于在各個領(lǐng)域使用。

二、銣鐘硬件組成

         Rb87光譜燈發(fā)送抽運(yùn)光,形成兩條譜線,Rb85濾光泡吸收一條。濾波諧振腔RB87接受到單譜后發(fā)生抽運(yùn),抽運(yùn)發(fā)生后,光敏檢測器發(fā)送光檢測,形成減弱的電流。

    電路部分先把5MHZ倍頻到90MHZ,利用諧波發(fā)生器取76次諧波,f1=90*76=6840MHZ,按照設(shè)定的C場強(qiáng)度算出f2,利用頻率合成器將5MHZ合成f2。最后f1和f2混頻后取差頻得到激勵信號的頻率。

    原子遷躍對微波信號起鑒頻作用而產(chǎn)生誤差信號,通過鎖相環(huán)路伺服晶振的頻率,使激勵信號頻率鎖定到原子躍遷頻率,實現(xiàn)晶振輸出頻率的高度穩(wěn)定和準(zhǔn)確。


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