用于北斗三号卫星导航系统的星载铷原子钟特性

摘要

本文介绍用于北斗三号卫星导航系统的星载铷原子钟主要设计特点和性能指标.铷原子钟频率稳定度主要取决于原子跃迁信号信噪比、电路噪声和原子体系的物理环境效应.为提高原子信号信噪比,物理系统采用了微波场方向因子高于0.9的开槽管微波腔和Xe气启辉的铷光谱灯,并采用了光学滤光和同位素滤光双重滤光方案.电路系统采用了低相噪微波链路,交互调制噪声对铷原子钟稳定度的影响被控制在4.9×10^(-13)/τ^(1/2)水平.通过工作参数优化,将物理环境效应对天频率稳定度的影响降低到3×10^(-15)以下.研制了高精度和甚高精度两型号星载铷原子钟.高精度铷原子钟典型指标为短稳1.5×10^(-12)/τ^(1/2),万秒稳1.3×10^(−14),天稳9.4×10^(-15);甚高精度铷原子钟典型指标为短稳6.1×10^(-13)/τ^(1/2),万秒稳7.1×10^(-15),天稳3.9×10^(-15).本文还分析了铷原子钟最新研究进展,预期铷原子钟的性能还可以进一步提升.