SYN3204型GPS驯服铷原子频率标准

铷原子频率标准
孙斌
【期刊名称】《国外电子测量技术》
【年(卷),期】1994(0)3
【摘要】这是一种新型、造价便宜的FE-5650A型铷原子频率标准。

它的价格很低,与精密石英振荡器所差无几。

这种频率标准可由工厂设置于从1Hz到20MHz 范围内的频率。

【总页数】2页(P36-37)
【关键词】铷原子;频率标准;通信;定时系统
【作者】孙斌
【作者单位】浙江大学
【正文语种】中文
【中图分类】TN91
【相关文献】
1.铷原子频率标准装置不确定度的评定 [J], 王文庆;翟德强
2.铷原子频率标准频率稳定度测量方法及不确定度评定 [J], 韩海林;孙杰
3.铷原子频率标准装置频率校准结果的不确定度评定 [J], 肖凤云;王占军
4.基于GPIB接口的铷原子频率标准频率稳定度自动测试系统 [J], 韩海林;孙杰
5.铷原子频率标准频率偏差的不确定度评定 [J], 龙波;王菊凤;黄徐瑞晗;黎洪;韩锋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1PPS：秒脉冲英文全称：1 Pulse Per SecondGPS组合频率标准：校频机组成GPS 铷原子频标由GPS 接收板、铷振荡器、锁相电路、分频电路等部分组成。

可以输出频率信号,1PPS 信号,以及时间码信息。

还有外部频率输入和外部秒信号输入选项。

应用领域军用:靶场及电子对抗时统设备、高...运动控制芯片：0mm)、脚距:0.65mm 无铅*最外形:23.8x17.8x3.05mm (内尺寸14.0mm×20.0mm×2.7mm) 2轴独立控制驱动速度:1PPS～4MPPS 速度曲线:定速、台形、抛物线、S形自动原点输出(新功能)。

原点输出动作在IC内部实现自动化,节省了原点输出动...时间同步：故一般不这样做。

在导航系统用户设备中。

除授时型接收机在定位后需要调整1PPS信号前沿出现时刻外(它要求输出秒信号的时刻与标推时钟秒信号出现时刻一致),一般可用数学方法扣除钟差。

时间同步的另一种方法是用无线电波传播时间信息。

即利用无线电...时钟同步：故一般不这样做。

在导航系统用户设备中。

除授时型接收机在定位后需要调整1PPS信号前沿出现时刻外(它要求输出秒信号的时刻与标推时钟秒信号出现时刻一致),一般可用数学方法扣除钟差。

时间同步的另一种方法是用无线电波传播时间信息。

即利用无线电...●1PPS信号特性本模块输出高精度1PPS信号，精度优于50ns，占空比为50％，1PPS信号上升沿为时间同步点，上升沿时间小于5ns。

第一帧串口报文信息与1PPS信号同步精度约为36ms。

如图1所示：产品随机配备北斗授时控制平台软件，实现北斗接收通道、天线坐标位置设置和北斗接收状态监测等功能。

●主要技术指标接收通道3个通道基本特征接收能力跟踪3颗卫星，处理6个波束数据性能特点捕获时间捕获时间 < 2 s，重捕时间 < 1 s。

1范围1。

1主题内容本标准规范了通用时间测试设备的技术要求和一般性功能要求，定义了时间测试设备的基本术语和检测与试验方法。

1。

2适用范围本规范适用于各种时间信号和信息的测量设备。

2引用文件GJB 2715 《国防计量通用术语》GJB 2991 《时间B码接口终端》GB/T 6107 《使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的接口》GB/T 11014 《平衡电压数字接口电路的电气特性》GB/T 11287 《电气继电器振动实验（正弦）》GB/T 13729 《远动终端设备》GB/T 13926 《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》GB/T 14429 《远动设备和系统第1—3部分：总则术语》GB/T 15527 《船用全球定位系统（GPS)接收机通用技术条件》GB/T 16435。

1 《远动设备和系统接口(电器特性)》GB/T 17463 《远动设备和系统第4部分：性能要求》GB/T 17626 《电磁兼容试验和测量技术抗扰度实验》GB/T 18657。

5 《远动设备和系统第5篇基本应用功能》IEC 61850 《网络测量和控制系统的精蜜时钟同步协议》JJG292-1996 《铷原子频率标准检定规程》3术语3.1协调世界时 universal time coordinated,UTC以世界时作为时间初始基准,以原子时作为时间单元(s)基础的标准时间。

GB/T 19391—2003 5.33.2北京时间 Beijing standard time,BJT我国的标准时间。

3.3时间报文 time message包含时间信息和报头、报尾等标志信息的字符串。

3。

4时间准确度 time accuracy时钟装置输出的时间与标准时间的一致性程度.3.5频率准确度 frequency accuracy时钟装置输出的频率与标准频率的一致性程度。

3。

6时间测量分辩率 time measuring resolution3.7时间测量精度 time measurement accuracy3.8频率测量分辩率 frequency measuring resolution3。

铷原子钟铷原子钟概述铷原子钟是中科院武汉物理与数学研究所研制的一款高精度、高可靠性同步时钟产品。

该时钟将高稳定性铷振荡器与GPS高精度授时、测频及时间同步技术有机的结合在一起，使铷振荡器输出频率驯服同步于GPS卫星铯原子钟信号上，提高了频率信号的长期稳定性和准确度，能够提供铯钟量级的高精度时间频率标准，是通信广电等部门替代铯钟的高性价比产品。

铷原子钟输出的1pps信号，是由铷振荡器频率信号分频得到的，并且同步于GPS输出的UTC时间，同时能够克服GPS接收机秒脉冲信号跳变带来的影响，是真正复现的“UTC时间基准”。

当GPS失锁或出现异常不可用时，系统能够智能判别，切换到铷钟进行守时，继续提供高可靠性的时间频率信号。

铷原子钟溯源同步到GPS卫星铯原子钟上，输出频率几乎没有漂移，所以不需送上级计量部门进行周期校准，性能接近铯钟，但却远远低于铯钟的价格，而且不存在铯钟那样铯束管寿命短需要高成本更换的问题。

铷原子钟非常适合应用于SDH数字同步网的1，2级节点时钟，为电力、电信、广电、时统、计量校准、雷达设备等提供高精度的时间和频率基准。

主要特点l 内置铷振荡器（由中科院武汉物理与数学研究所中科时润频标技术公司自主研发）l 日平均频率准确度<2×10P-12Pl 时间实时显示l 驯服、保持自动切换l GPS失锁后依靠铷钟高精度守时l 低相噪频率信号输出l 测频精度<2×10P-12P/天l 具备TRAIM算法的GPS接收机输出信息l 10MHz1路，BNC接口，50Ω正弦波，输出幅度：12dBm±1dB准确度：≤2E-12（开机48小时以后，GPS锁定状态，24小时平均准确度）开机特性：加电5分钟：≤5E-10加电4小时：≤1E-11加电12小时后：≤5E-12稳定度：＜6 E -10/1ms＜1 E -10/10ms＜6 E -11/100ms＜1 E-11/1s＜5 E-12/10s＜3 E-12/100s＜1 E-12/日（GPS锁定）相位噪声：≤ -90dBc/Hz @10Hz≤-130dBc/Hz @100Hz≤-140dBc/Hz @1kHz≤-160dBc/Hz ≥10kHz失真：谐波：≤-50dBc非谐波：≤-100dBcl 5MHz、1MHz各1路，指标同10MHzl GPS秒脉冲1路，BNC，TTL电平，输出阻抗50Ω授时精度：<50ns脉冲宽度：20ms上升沿： <10nsl 分频秒脉冲1路，BNC，TTL电平，输出阻抗50Ω同步精度：<100ns脉冲宽度：500ms上升沿： <10ns抖动： <1ns当GPS锁定时，秒脉冲与GPS同步当GPS失锁时，由内置铷原子频标保持l RS232接口MOTOROLA二进制GPS信息 @@Ha波特率：9600，数据位：8，奇偶校验：NULL，停止位：1。

铯原子频率标准建标与不确定度评定作者：潘海飞王武华来源：《现代电子技术》2015年第03期摘要：在测控、导航、雷达等领域，为保证时间和频率的统一，需要对铷钟及设备内部的高稳晶振进行高精度频率测量。

阐述了建立铯原子频率标准装置的系统方案，并依据规程JJG180⁃2002《电子测量仪器内石英晶体振荡器》及JJF1059⁃1999《测量不确定度评定与表示》，对建立的铯原子频率标准装置进行不确定度评定，确保了量值溯源的科学性、可靠性。

关键词：铯原子频标；高精度频率测量；高稳晶振；不确定度评定中图分类号： TN95⁃34；TP273+.5 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）03⁃0095⁃02Establishment and uncertainty evaluation of cesium atom frequency standard devicePAN Hai⁃fei， WANG Wu⁃hua（The 96 Detachment， Unit 91388 of PLA， Zhanjiang 524022， China）Abstract： In the fields of measurement and control， navigation， radar， etc， it is necessary to carry out high⁃accuracy frequency measurement for the rubidium clock and highly stable crystal oscillation in the time system to guarantee the unification of time and frequency. The establishment scheme of Cesium atom frequency standard device is described this paper. Uncertainty of the established cesium atomic frequency standard is evaluated according to JJG180⁃2002 （Quartz Crystal Oscillator inside Electronic Measurement Instrument） and JJF1059⁃1999 （Valuation and Expression of Uncertainty in Measurement） to ensure reliability and scientificity of value traceability.Keywords： cesium frequency standard； high⁃accuracy frequency measurement；high⁃stability crystal oscillation； uncertainty evaluation0 引言时间频率计量是计量测试领域非常重要的一个分支，尤其在测控、导航和雷达等领域发挥着至关重要的作用，时间频率测量的重要性越来越得到各级计量检定机构的重视，为实现量值溯源的准确、可靠，各级计量机构都在大力发展与之相适应的计量能力[1]。

北斗导航系统,GPS,GLONASS信号频率2011-11-29 14:50:13| 分类：默认分类|举报|字号订阅民用方面：GLONASS：L1=1602+0.5625*k(MHz)和L2=1246+0.4375*k(MHz) L1/L2=9/7GPS:L1 :1575.42 +/-10 MHz L2:1227.60 +/-10 MHz单频接收机只能接收L1载波信号，测定载波相位观测值进行定位。

由于不能有效消除电离层延迟影响，单频接收机只适用于短基线（<15km）的精密定位。

双频接收机可以同时接收L1，L2载波信号。

利用双频对电离层延迟的不一样，可以消除电离层对电磁波信号的延迟的影响，因此双频接收机可用于长达几千公里的精密定位。

北斗：B1：1561.098 B2：1207.141561.098 MHz (B1),1589.742 MHz (B1-2),1207.14 MHz (B2), 1268.52 MHz (B3)每个载波信号均有正交调制的普通测距码（I支路）和精密测距码（Q支路）。

卫星以不同地址码区分（CDMA）。

伽利略：1589.74 MHz(E1:1587-1591)、1561.1 MHz(E2:1559-1563)、1278.75 MHz(E6)、1176.45MHz(E5a)、1207.14(E5b)从上看来，伽利略的频率几乎和北斗完全重合！！不过考虑到一定的带宽以及CDMA的调制模式，信号是可以共存的。

北斗导航建设规划：Till the year Constellation Signals (actual emission)2012 5GEO+5IGSO+4MEO（Regional Service） mainly COMPASS Phase(CP) II signals2020 5GEO+3IGSO+27MEO（Global Service） mainly CP III signalsCP II: B1, B2, and B3 as belowComponent Carrier Frequency(MHz) ChipRate(cps) Bandwidth(MHz) Modulation Type Service TypeB1(I) 1561.098 2.046 4.092 QPSK OpenB1(Q) 1561.098 2.046 4.092 QPSK Authoriz edB2(I) 1207.14 2.046 24 QPSK OpenB2(Q) 1207.14 10.23 24 QPSK Authorized B3 1268.52 10.23 24 QPSK AuthorizedCP III: B1, B2 and B3 as belowComponent Carrier Frequency(MHz) Chip Rate(cps) Data/Symbol Rate (bps/sps) Modulation Type Service TypeB1-Cd 1575.42 1.023 50/100 MBOC(6,1,1/1 1) OpenB1-Cp 1575.42 1.023 No MBOC(6,1,1/ 11) OpenB1-A 1575.42 2.046 50/100 BOC（14，2）AuthorizedB2aD 1191.795 10.23 25/50 AltBOC(15,10 ) OpenB2aP 1191.795 10.23 No AltBOC(15,10 ) OpenB2bD 1191.795 10.23 50/100 AltBOC(15,1 0 ) OpenB2bP 1191.795 10.23 No AltBOC(15,10 ) OpenB3 1268.52 10.23 500bps QPSK(10) Aut horizedB3-AD 1268.52 2.5575 50/100 BOC(15,2.5) AuthorizedB3-AP 1268.52 2.5575 No BOC(15,2.5 ) Authorized北斗导航系统性能指标（免费使用）Open Service：free and open to users Positioning Accuracy: 10 mTiming Accuracy: 20 nsVelocity Accuracy: 0.2 m/s。

时间与频率产品介绍成都天奥电子有限公司二○一○年三月目录公司简介 (1)第一部分:时间定时同步设备 (2)XHTF305A(主站)时统 (3)XHTF1068C GPS/北斗频率标准 (5)XHTF306C时码分配器 (8)XHTF320多功能时间频率同步钟 (10)XHTF309A系列时统终端 (12)XHTF321系列时统终端 (14)XCPCI系列时码卡 (16)XPCI系列时码卡 (18)XHTF1052同步时钟 (20)XHTFBD-01北斗定时接收机 (22)第二部分:铷原子钟和频稳测试仪 (23)XHTF1003C1铷原子钟 (24)XHTF1003H铷原子钟 (25)XHTF1003SY铷原子钟 (26)XHTF1003S铷原子钟 (27)XHTF1020铷原子钟 (28)XHTF1021铷原子钟 (29)XHTF1005K铷原子频率标准 (30)XHTF3316锁相频标 (32)XHTF1421低噪声频标区分放大器 (33)XHTF43004频率多路选择器 (34)XHTF3596C频稳测试仪 (35)XHTF3596E频稳测试仪 (37)XHTF3596F多路频标测试仪 (39)附录1：IRIG—B格式时间码简介 (41)附录2：有关术语与缩写词介绍 (44)四川天奥星华时频技术有限公司简介成都天奥电子有限公司是中国电子科技集团公司第十研究所（CETC10）控股的现代化高科技企业，位于成都市高新技术产业开发西区天奥科技产业园。

星华时频分公司秉承原电子工业部867厂和原四川星华时频技术有限责任公司在高精密时间频率领域的领先优势，专业从事原子钟、时间定时、统一系统及同步设备的研究、开发、生产、销售和服务。

是经国家权威机构认证的“电子信息产业基地骨干企业”和“高新技术企业”。

成都天奥电子有限公司拥有从铷原子钟核心器件制作到自动老化测试和各种环境试验在内的全套先进生产线，是国内唯一能进行铷原子钟规模化生产的厂家。

gps卫星铷原子钟在中电25所的成功案例2017年年末，西安同步电子自主研发生产的gps卫星铷原子钟在中国电子集团第25所的成功使用。

为25所提供标准的频率源，为后续的科研工作提供了必不可少的基准源。

前言时间频率标准分为一级频率标准、二级频率标准。

现代多以实验室铯束频率标准、铯原子喷泉频标为一级频率标准，一级频率标准根据秒的定义、通过实验测量和理论计算，估计出各种已知因素引起的频率偏差的数值，并给出估算的不确定度，定出频标的准确度。

虽然一级频率标准有很好的长期稳定度和准确度，但是其使用条件苟刻，维护成本高，而且售价昂贵，因而只能使用在一些有条件的实验室中。

二级频率标准中的铷原子频标价格较为低廉，是使用最广泛的频率标准设备，同时输出频率具有较好的的频率稳定度和频率准确度指标。

目前，许多工程应用领域对时间频率提出了高精度的要求，例如智能电网、数字移动通信网和无源定位系统等。

但是，铷原子频标的频率不够准确，频率被校准后还会随着时间缓慢漂移，因而并不能满足高精度的时间同步的要求。

最近二十年，随着美国的全球卫星导航系统的不断现代化、俄罗斯的、欧洲的系统，以及中国正在全面部署的北斗卫星导航系统的迅猛发展，通过导航卫星将守时实验室的时间频率的准确度传递到远端的用户已经非常易实现，或者说这种技术大范围应用的条件己经非常成熟，已经能够提供廉价并且性能优越的时间频率产品。

而小型铷原子频标，因为其功耗低、体积小、价格低廉、抗恶劣环境能力出众，并且具有较好小型伽原子频标的时间应用研究旳中短期稳定度，可以显著消除时间在传递路径中引入的中短期稳定度的恶化，能很好的完成用户端的时间频率的传递和保持功能。

因而，通过授时设备将守时实验室的标准的时间频率的准确度传递给小型铷原子频标，最终提高用户端的时间同步精度将成为一种很好的选择。

gps卫星铷原子工作原理gps卫星接收机能够提供非常好的频率长期稳定度和准确度，恰好能够补偿铷原子频标的频率漂移和频率准确度差的缺点。

miniGPS-Rb驯服铷原子钟模块miniGPS-Rb驯服铷原子钟模块是一款小巧的，高性能的参考信号源，能够输出高精度的时间和频率信号。

多项输出信号可以根据需要进行外部控制，十分方便易用。

机内软件具有自动学习功能，能够在锁定到GPS后，自动学习铷钟老化特性，在GPS信号丢失后，弥补铷钟的漂移，以保证输出信号始终具有较高性能。

输出信号：1PPS脉冲输出：1PPS或者PP2S输出（可二选一）－50Ω，TTL电平，200ms脉宽（可编程），上升沿<5ns；时刻标记（上升沿和下降沿可二选一）。

10MHz输出：正弦波，-50Ω，1.5到7.5dBm；(可选方波5V/3.3V)频率准确度：<8e-13（24小时锁定后）；时间精度：<50ns（锁定到GPS后，与UTC比较；24小时平均值<25ns）；老化：4e-12(失锁状态下)；保持状态下时间精度：24小时后（±5℃温度变化）<1.5us；短期频率稳定度：（10MHz正弦波）1s——2e-11；10s——5e-12；100s——3e-12；单边带相位噪声：（10MHz正弦波）1Hz -80dBc/Hz；10Hz -100dBc/Hz；100Hz -130dBc/Hz；1kHz -150dBc/Hz；10kHz～100kHz -160dBc/Hz；监控：标准RS232 9针接口，38400波特率，1位开始位，8位数据，1位停止位，无奇偶校验。

对输出信号的调整可以通过该口进行。

供电：15VDC；加热状态：<10分钟，最大32W稳定状态：最大8W @25℃尺寸：长：106mm宽：150mm深：55mm重量：<1kg环境要求：使用：-5℃～65℃温度变化率：10℃/小时存储：-40℃～85℃湿度：5%～95%；无凝结GPS天线：C/A码8-12通道频率：1.575.42MHz（L1）搜星时间：热启动<2分钟；冷启动：<10分钟 频率稳定度测试结果GPS模块校频应用利用GPS校频铷钟，在卫星信号正确接收的情况下，可以在较短时间内把铷钟频率校准到较高的频率准确度（见频率稳定度测试结果）参考信号输入（选项）：1PPS脉冲输入：1PPS－50Ω，TTL电平机箱电源（选项）：尺寸：1U机箱电源：220V±20% 47Hz ～63Hz。