A kind of magnetron cavity used in rubidium atomic frequency standards

Research on the magnetron cavity used in the rubidium atomic frequency standards is developed, through which the main characteristic parameters of the magnetron cavity are studied,mainly including the resonant frequency,quality factor and oscillation mode.The resonant frequency and quality factor of the magnetron cavity were calculated,and the test results of the resonant frequency agreed well with the calculation theory.The test results also show that the resonant frequency of the magnetron cavity can be attenuated to 6.835 GHz,which is the resonant frequency of the rubidium atoms,and the Q-factor can be attenuated to 500-1000.The oscillation mode is a typical TE₀₁₁ mode and is the correct mode needed for the rubidium atomic frequency standard.Therefore these derivative magnetron cavities meet the requirements of the rubidium atomic frequency standards well.     

用于铷原子频标的磁控管腔研究

研究了一种应用于铷原子频标的磁控管腔，对用于磁控管腔的主要特征和参数计算进行了研究，主要包括磁控管腔的谐振频率、Q值、微波场模式。研究结果表明磁控管腔的谐振频率可以调谐至6.835GHz，Q值都能够调至600～1000之间，其微波场谐振模式是典型的TE011模式，频率温度系数较小（32.5KHz/℃－35.0 KHz/℃），所设计的磁控管腔能够满足铷原子钟物理部分的设计要求。     

Limitations of atomic beam frequency standards

Atomic beam frequency standards may be placed into two categories: field standards and laboratory standards. While this distinction is somewhat artificial, because the two types of standards are interdependent, each category does have different requirements of accuracy, size, and cost. Despite this separation, generally the developments which produce the best laboratory standards eventually give rise to improved field standards. Existing field standards are limited in long term fractional frequency stability to σ_y (τ) 3 x 10^-13, for τ 6 months. A laboratory standard such as NBS-6, the U.S. primary cesium standard, is limited in inaccuracy to Δ_y 8 x 10^-14. Proposed new cesium field standards are expected to yield long term stabilities of σ_y(τ) 1 x 10^-14 (τ = 6 months). Stored ion standards, prime candidates for new laboratory frequency standards, are expected to have better than Δy = 1 x 10^-15 inaccuracy. As other approaches to atomic beam frequency standards are considered, they should attempt to compete favorably with these emerging technologies.     

基于Rb原子频标电注入锁定的高频稳低相噪光电振荡器

为了进一步改善光电振荡器(OEO)输出信号频 率的长期稳定度和相位噪声,提出了一种基于 Rb原子频标电注入锁定的单环OEO。将Rb原子钟产生的高频稳正弦信号注入到单环OEO,通过 注入信号与自由振荡信号的频率牵引,OEO获得单一振荡模式。实验发现,随着注入功 率的 增大,锁定带宽变大,锁定信号的相位噪声变差;随着注入功率的下降,锁定带宽变小,锁 定信号的相位噪声得 到改善,趋近于注入源信号的相位噪声。当光纤长取10km时,获得 了中心频率10GHz、边模抑制比大 于60dB、相位噪声的指标为－76dBc/Hz@100Hz和－108dBc/Hz@10kHz的输出信号,其输 出信号的长期稳定度和准确度得到改善。实验结果与理论分析一致。     

介质加载圆柱谐振腔中TM0模的RMM分析

对介质加载圆柱谐振腔进行严格分析是进行微波电路设计和微波介电测试的基础。根据平行板多层介质径向波导的本征模分析，采用径向模式匹配法获得了介质加载圆柱谐振腔中TM0模的本征方程，在此基础上开发了计算TM0模谐振频率的程序，对特定结构进行了计算，结果与参考文献一致。     

基于闭式谐振腔的一体化介电常数测量系统

为替代矢量网络分析仪,形成一套专用于闭式谐振腔的测量系统,本文采用频谱分析仪模块和跟踪发生器模块,基于C++和VISA库函数进行系统控制,使两模块可以同步收发射频信号,实现闭式谐振腔谐振频率和Q值的测量功能,最终实现微波介质材料的介电常数的测量,形成一套一体化闭式谐振腔介电常数测量系统。该系统与矢量网络分析仪对比测量微波介质陶瓷材料K65,介电常数的相对误差为5.5×10^-3,tanδ的相对误差为-3.74×10^-2;对比测量材料K35,介电常数的相对误差为-1.69×10^-3,tanδ的相对误差为1.08×10^-1。测量结果相对误差较小,介电常数的相对误差小于0.01,tanδ的相对误差小于0.5,说明一体化介电常数测量系统的测量结果准确,可用于闭式谐振腔方法下的介电常数测量,也可推广用于其他介电常数测量系统。     

W 波段回旋管谐振腔特性参数测量方法的研究*

W 波段回旋振荡管是一种重要的高功率毫米波源,它通常采用圆柱开放式谐振腔作为其高频结构。 谐振腔所具有的特性参数,如谐振频率和品质因数影响了整管的性能。在W 波段,特性参数对于尺寸的变化特别敏 感,因此,有必要对加工好的开放式谐振腔的特性参数进行测量。利用直接耦合法实现了对5 组开放式谐振腔谐振 频率和品质因数的无损检测,实验结果验证了该方法的可行性与有效性。同时,分析了加工误差对谐振腔性能造成 的影响,结果表明,当开放式谐振腔渐变角度的加工误差达到7%以上时,谐振频率将偏移0.2GHz。     

用腔场QED技术隐形传送未知原子态

提出一种方案用于隐形传送未知原子态,方案基于两个耦合双能级原子与一个单模腔场的非共振相互作用。方案要求腔场处于相干态,这使得方案容易实现。原子与相干腔场相互作用以后,腔场仍然处于相干态,通过探测原子的状态,即可将一个未知原子态隐形传送。方案也可以用于隐形传送未知原子纠缠态。     

数字解调自激励频率调制原子力显微镜

研制了以石英音叉探针作为力传感器的频率调制原子力显微镜（FM-AFM）。利用石英音叉具有压电特性且品质因数高的特点,采用正反馈回路控制石英音叉自激振动于实时共振频率处,通过反馈回路中设置自动增益控制环节控制石英音叉振幅恒定;以简单的标定方法,由流经石英音叉的电流定量计算出石英音叉探针的振动幅度;设计了基于现场可编程逻辑...     

一种用于铷频标的紧凑型直接数字频率合成器

研发了高精度铷频标芯片SoC实现中应用的一种紧凑型直接数字频率合成器(DDFS).为了减小芯片面积和降低功耗,采用正弦对称技术、modified Sunderland技术、正弦相位差技术、四线逼近技术以及量化和误差ROM技术对相位转正弦的映射数据进行了压缩.利用这些技术,ROM尺寸压缩了98%.采用标准0.35μm CMOS工艺,一个具有32位相位存储深度和10位DAC的紧凑型DDFS流片成功,其核心面积为1.6mm2.在3.3V电源下,该芯片的功耗为167mW,无杂散动态范围(SFDR)为61dB.