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《中国科学院研究生院(国家授时中心)》 2008年
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9.2 GHz低噪声频率综合器及CPT Maser的物理系统研制

赵文宇  
【摘要】: 原子钟是集量子物理学和电子学为一体的高科技产品,自20世纪50年代发明以来,不但成为了当今的时间频率基准,而且在科学研究、国民经济和国防建设等领域获得广泛的应用,是一个国家的战略资源。 由于冷原子技术发展,随之产生的铯原子喷泉钟已经成为当今的时间频率基准。本文第一部分介绍了用于铯原子喷泉钟的频率综合器的设计方案和制作,铯原子喷泉钟中的频率综合器的性能直接影响喷泉钟的频率稳定度性能。本设计采用了锁相环与直接数字频率合成结合(PLL+DDS)的技术,不但具有PLL优秀的相位噪声性能,而且在几兆的频偏范围内具备了DDS的高速捷变与高分辨率的功能。对频率综合器产生的9.2 GHz频率信号测试,其相位噪声达到-82 dB[Rad2/Hz]@1Hz。 CPT Maser原子频标是在传统原子钟技术的基础上,运用相干布居囚禁(Coherent Population Trapping)物理现象的研究进展,使其具备了结构简单,体积小,频率稳定度高等特点。由于CPT Maser星载钟在重量、功耗、使用寿命等方面具有优势,因此被指定为伽利略计划下一代星载用钟。本文第二部分主要论述了CPT Maser物理部分微波谐振腔的设计与调试以及其相关电子系统的设计制作。对设计的微波腔测试内容包括谐振频率随腔长变化的特性,以及谐振频率随温度变化的特性;同时,设计制作了给微波腔提供C场和温度补偿的两个高精度电路;并且在这些工作基础上,最终探测到了CPT Maser的辐射信号。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(国家授时中心)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TN74

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 屈八一;CPT原子钟、星载钟及时频测控领域的新技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 黄秉英;新一代时间频率基准——激光冷却、操控的铯原子喷泉钟[J];中国计量;2004年02期
2 万天才;频率合成器技术发展动态[J];微电子学;2004年04期
3 翟造成;;氢脉泽谐振腔频率-温度效应分析[J];宇航计测技术;2006年05期
4 靳冬;屈八一;马杰;杜志静;周渭;;外腔半导体激光器温度精密控制设计[J];电子元器件应用;2007年08期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 靳冬;CPT ~(87)Rb-maser星载钟相关电子系统研究[D];西安电子科技大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王自力;Ka波段低相噪锁相频率合成源的研制[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2004年03期
2 柴文乾;;一种宽带直接频率合成器的设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年01期
3 柴文乾;代传堂;;一种多波段搜索雷达模拟器的收/发设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年06期
4 张黎明;师磊;;一种基于DDS的四阶锁相环设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2010年03期
5 王自力;S波段频率合成源的研制[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年03期
6 张越成,要志宏,赵瑞华;DDS作为分频器在锁相环中的应用研究[J];半导体技术;2003年10期
7 宋红江;尹哲;;Ku波段低相噪锁相介质振荡器[J];半导体技术;2008年07期
8 宋学峰;何庆国;;低相噪锁相介质振荡器研究[J];半导体技术;2010年11期
9 高燕宇;袁慧超;尹哲;;低相位噪声微波频率源的研究[J];半导体技术;2012年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨坡;黄显核;夏丹丹;;电荷泵锁相环环路滤波器的设计[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
2 韩金瑞;黄显核;;振荡器相位噪声的ADS仿真优化[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
3 陈强;杨仁福;李晶;高连山;;氢原子频标氢源温控研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
4 袁海波;广伟;;北斗卫星共视时间传递算法与实验分析[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S04原子钟技术与时频系统[C];2012年
5 王兴春;刘亮;;时钟抖动分析与低抖动时钟设计[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅱ)[C];2008年
6 樊晓腾;;相位噪声对IPD测量短期稳定度的影响研究[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅰ)[C];2008年
7 徐锐;胡永辉;侯雷;;基于GPS的授时服务器的设计[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年
8 向渝;华宇;董道鹏;张威;;基于电话授时技术的时间同步终端设计[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年
9 石成英;叶宋阳;;变频法激光测距频率合成器的设计与分析[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
10 张华;闫亚力;杜会文;;∑-△调制小数分频中小数杂散的分析与消除[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(一)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 顾村锋;多载波补码相位编码雷达的关键技术研究[D];南京理工大学;2010年
3 张英浩;毫米波被动双极化探测及相控阵扫描关键技术研究[D];南京理工大学;2011年
4 严刚峰;基于动力系统模型的振荡器相位噪声分析的方法研究[D];电子科技大学;2011年
5 杜保强;基于异频信号的群相位量子化处理及其关键技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
6 王继刚;基于GPS精密单点定位的时间比对与钟差预报研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2010年
7 王庆艳;国产铷光谱灯用GG17玻璃辐照损伤及铷消耗机理研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 李变;机动条件下时间保持方法研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2011年
9 詹铭周;小型毫米波频率合成技术研究[D];电子科技大学;2011年
10 刘铁新;被动机理小型氢钟的实验研究[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张勇;正交直接数字频率合成器的研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 隆海燕;宽带低相噪微波频率合成器及关键技术研究[D];电子科技大学;2010年
3 吴士云;基于DDS+PLL的高性能微波频率合成器的研制[D];东华大学;2010年
4 左杜军;10MHz~1GHz小步进频率源的设计[D];电子科技大学;2011年
5 陈明川;Ka波段LTCC频综组件研究[D];电子科技大学;2011年
6 易钰程;高纯度小数分频锁相环设计[D];西安电子科技大学;2011年
7 宁晓鹏;跳频电台频率合成器设计与实现[D];西安电子科技大学;2010年
8 姚世娜;拉曼激光的相位噪声研究[D];浙江大学;2009年
9 梁梦雷;一种基于直接数字频率合成器的铷原子频标芯片设计[D];北京邮电大学;2011年
10 蔡寅;应用于中性原子光钟的光晶格理论研究和金刚石激光器理论探究[D];华东师范大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马红玉;徐震;王育竹;;采用Zeeman效应与饱和吸收法的激光器稳频[J];光电工程;2006年03期
2 黄震;刘彬;;脉冲激光测距中时间间隔测量的新方法[J];光电子·激光;2006年09期
3 王德,李学千;半导体激光器的最新进展及其应用现状[J];光学精密工程;2001年03期
4 王谨,柳晓军,李交美,赵宏太,江开军,詹明生;Rb原子的激光囚禁[J];光学学报;2000年06期
5 吴刚;李春来;刘银年;戴宁;王建宇;;脉冲激光测距系统中高精度时间间隔测量模块的研究[J];红外与毫米波学报;2007年03期
6 袁杰;陈徐宗;陈文兰;齐向晖;伊林;汪中;陈景标;;外腔半导体激光器的设计与高次谐波稳频[J];红外与激光工程;2007年02期
7 蔡惟泉;;相干布居陷俘原子钟的发展概况[J];激光与光电子学进展;2006年05期
8 陈翼翔,薛大键,程波涛,陆璇辉,王育竹;半导体激光器稳频技术的发展动态[J];激光与红外;2005年01期
9 江鹏飞,赵伟瑞,张静娟,谢福增;窄线宽的外腔半导体激光器[J];激光技术;2004年02期
10 金杰;颜祺;陈立;丁钧;;外腔半导体激光器的高精度双稳温度控制[J];激光杂志;2006年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 贺洪兵;基于GPS的高精度时间同步系统的研究设计[D];四川大学;2005年
2 张靖;GPS导航卫星星地时间同步技术的仿真研究[D];西安电子科技大学;2007年
3 靳冬;CPT ~(87)Rb-maser星载钟相关电子系统研究[D];西安电子科技大学;2007年
4 屈八一;非实时控制及其在被动型原子频标中的应用[D];西安电子科技大学;2006年
5 李琳;基于时—空关系的时间间隔测量[D];西安电子科技大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 谢彦民;马煦;孔维;孙海燕;;基于双混频时差法实现时域频率稳定度测量[J];电讯技术;2011年08期
2 屈八一;周渭;李珊珊;王江安;;铷钟扩捕方法研究[J];电路与系统学报;2012年03期
3 屈八一;周渭;王江安;李珊珊;;高精度的时域频率稳定度测量仪的研制[J];电路与系统学报;2013年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杜保强;基于异频信号的群相位量子化处理及其关键技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 蔡惟泉;;相干布居陷俘原子钟的发展概况[J];激光与光电子学进展;2006年05期
2 黄秉英;原子钟在导航星和空间站的应用[J];中国计量;2002年08期
3 伊林;陈徐宗;;原子钟研究及其进展[J];科学;2005年05期
4 万天才;一种新型数字鉴频/鉴相器的设计[J];微电子学;1996年02期
5 万天才;一种锁相式频率合成器的设计[J];微电子学;1999年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 李天初;李明寿;林平卫;王平;陈伟亮;刘年丰;林弋戈;;2005年NIM4铯喷泉钟的改进和最新评估[A];2005年全国时间频率学术交流会文集[C];2005年
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1 杨海菁;光栅反馈半导体激光器的制作及其在铯原子磁光阱中的应用[D];山西大学;2006年
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1 王海永,林敏,李永明,陈弘毅;一种实现自调谐频率综合器的算法和结构[J];固体电子学研究与进展;2004年04期
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3 张春荣;;X波段频率综合器锁相环相位噪声特性分析[J];火控雷达技术;1992年03期
4 张健;;S波段宽带低相噪频率综合器[J];制导与引信;2007年01期
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8 徐亚敏,欧阳萍;L波段全电调式频率综合器[J];无线电通信技术;1998年01期
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10 何波,沈力为,杨莲兴;适合宽输出范围频率综合器的CMOS压控振荡器电路[J];半导体技术;2004年12期
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1 王晓江;赵玉坡;方超;刘辉;;4~8GHz宽带噪声调制频率综合器的研制[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
2 石龙生;黄家栋;翟东梅;顾敏;张雄建;;超宽带、低噪声、捷变频X波段直接式频率综合器[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
3 李志坚;陈海昆;;高频谱纯度频率综合器的电磁兼容性设计[A];1997年全国微波会议论文集(下册)[C];1997年
4 张岫青;郝金中;周玉梅;;毫米波频率综合器研究[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第三册)[C];2006年
5 朱鲜芙;;1.5GHz频段综合器的研制[A];1997年全国微波会议论文集(上册)[C];1997年
6 董吟龄;江巍;周健义;洪伟;;5.8GHz锁相式振荡源的研制[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
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8 郭文阁;姜海峰;刘海峰;张首刚;;基于相干布居囚禁原理的新型原子钟—CPT ~(87)Rb maser[A];2005年全国时间频率学术交流会文集[C];2005年
9 高树廷;刘洪升;;频率源综述[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
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中国重要报纸全文数据库 前3条
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6 石春琦;超高频RFID阅读器中△∑小数分频频率综合器的优化设计[D];华东师范大学;2010年
7 李蕾;UHF RFID单芯片读写器关键技术研究与设计[D];天津大学;2010年
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10 孙长贵;数字化技术在毫米波高分辨雷达中的应用研究[D];南京理工大学;2006年
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1 赵文宇;9.2 GHz低噪声频率综合器及CPT Maser的物理系统研制[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2008年
2 黄德平;应用于无线通信多模接收机的频率综合器的研究与设计[D];复旦大学;2010年
3 李溢杰;宽带频率综合器的研究与设计[D];北京邮电大学;2010年
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8 黄兆磊;频率综合器中分频器的研究与设计[D];复旦大学;2011年
9 周超;小数频率综合器设计[D];北京交通大学;2010年
10 高垒;红外图像处理芯片中频率综合器的设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2009年
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