被动机理小型氢钟的实验研究

【摘要】： 氢钟是一种稳定度极高的原子钟，为了满足不同用户的需求，开展了氢钟小型化的研究。 本文对被动机理氢钟(被动型氢钟)进行了实验研究。首先分析了被动型氢钟的鉴频原理和获得误差信号的方法。然后分析了被动型氢钟的频率锁定环路，通过对环路的分析得到了锁频环路的环路特性。在理论分析的基础上结合以往的经验，进行了伺服环路的实验研究。选用了方波调频的方法得到误差信号，实验了窄带滤波和宽带滤波的误差信号处理方法，构成了闭环系统。 在被动型氢钟中使用了腔自动调谐。利用探测信号方波调频的方法得到腔频误差信号。腔自动调谐的电路设计和晶体振荡器伺服环路类似，仅仅环路参数不同。 在物理系统的设计当中采用了磁控管型腔和四极态选择器以减小氢钟的体积和重量。 被动型小氢钟的体积是高704(mm)，宽410(mm)，深526(mm)；重量40kg。初步测试了频率稳定度，其中一秒的频率稳定度为1．1×10!(-11)，一天的频率稳定度为6.4×10~(-13)。