當(dāng)一個(gè)通信基(jī)站出(chū)現(xiàn)頻(pín)率(shuài)漂(piāo)移(yí)，整個區域(yù)的信號可能陷(xiàn)入混亂(luàn)；當一台(tái)雷達的時間(jiān)基(jī)準(zhǔn)發(fā)生偏(piān)差，目(mù)標(biāo)的距離(lí)和速(sù)度信(xìn)息(xī)就會失(shī)真(zhēn)
。在時(shí)頻技術領域，銣原子鐘(zhōng)扮演(yǎn)著(zhuó)“標準(zhǔn)答(dá)案"的(dí)角色——它不製造時間(jiān)，而是(shì)將銣(rú)原子(zǐ)天然的(dí)躍遷(qiān)頻率(shuài)轉化為可用的(dí)時頻信(xìn)號(hào)，為各類精密係統(tǒng)提供(gōng)可靠的時間(jiān)基(jī)準
。

美國SRS（Stanford Research Systems）是(shì)原子鐘領(lǐng)域的代(dài)表(biǎo)性(xìng)品(pǐn)牌之一
。本文介(jiè)紹的FS725台(tái)式銣(rú)鐘(zhōng)和(hé)PRS10銣原子振蕩(dàng)器(qì)，正(zhèng)是(shì)SRS在該(gāi)領域的(dí)兩款(kuǎn)代表(biǎo)產(chǎn)品(pǐn)
。二者(zhě)共(gòng)享(xiǎng)核(hé)心的銣(rú)振(zhèn)蕩技術(shù)，但(dàn)在(zài)產品形態(tài)和應用場(cháng)景上(shàng)各有側重
。

銣(rú)原子鐘(zhōng)的(dí)工(gōng)作(zuò)原(yuán)理
現代銣原(yuán)子鐘均基於銣-87原子基態超(chāo)精細(xì)能(néng)級躍(yuè)遷頻(pín)率(shuài)（約6.834682612 GHz）工作
。SRS的(dí)PRS10采用(yòng)如(rú)下閉環控製機製：通過單片(piàn)機（10 MHz時鐘）控製(zhì)RF頻率(shuài)合(hé)成器掃(sǎo)過(guò)銣原子(zǐ)的躍遷(qiān)頻(pín)率範圍，光(guāng)電(diàn)池檢(jiǎn)測(cè)銣(rú)放電燈(dēng)光穿過(guò)共振吸收池(chí)後的光強變(biàn)化（約0.1%），當微(wēi)波頻率(shuài)與(yǔ)躍遷(qiān)頻(pín)率對齊(qí)時(shí)，光(guāng)強(qiáng)出(chū)現(xiàn)一個(gè)微(wēi)弱的吸收峰
。單(dān)片機會(huì)在(zài)這(zhè)一(yī)時刻(kè)自動鎖頻，將10 MHz晶(jīng)體(tǐ)振蕩器精(jīng)確鎖(suǒ)定(dìng)在銣原子的天然(rán)頻(pín)率(shuài)參考(kǎo)上
。

這意味著(zhuó)，隻要(yào)銣(rú)原子存(cún)在(zài)且光(guāng)電(diàn)路正(zhèng)常工作，PRS10就能(néng)持(chí)續(xù)輸出(chū)高(gāo)度(dù)穩定(dìng)的頻(pín)率(shuài)
。

極(jí)低相位噪聲(shēng)：高*儀(yí)器與射頻係統的核心推動力(lì)
PRS10的(dí)10MHz輸出在(zài)10Hz偏(piān)移處(chǔ)的相(xiāng)位(wèi)噪(zào)聲(shēng)優於(yú)-130 dBc/Hz，這(zhè)是它可(kě)以作(zuò)為頻(pín)率(shuài)合成器參(cān)考源(yuán)的重要(yào)優勢
。同時，其短(duǎn)時(shí)穩(wěn)定性和(hé)低(dī)環境係(xì)數(shù)使其可作為(wéi)網絡同步的(dí)理(lǐ)想(xiǎng)元件(jiàn)，低老化(huà)率則使之成(chéng)為(wéi)精密頻率測量(liáng)的(dí)時間(jiān)基準
。對(duì)於(yú)校(xiào)準實(shí)驗室(shì)和研發(fā)實驗室(shì)，這些參數(shù)構(gòu)成了銣原(yuán)子鐘方(fāng)案(àn)的核(hé)心價值基礎(chǔ)
。

72小時Stratum 1保持與(yǔ)GPS馴服
PRS10設計有一個1pps輸入端口，可接收GPS或北鬥(dǒu)等外(wài)部(bù)1pps參(cān)考(kǎo)信號，係統(tǒng)會自(zì)動比較內(nèi)部(bù)1pps輸(shū)出與(yǔ)外(wài)部(bù)參考的相位差，並(bìng)通過(guò)精(jīng)密算(suàn)法(fǎ)調整(zhěng)銣振蕩器(qì)，使(shǐ)內部(bù)頻率鎖(suǒ)定到(dào)衛星時(shí)頻(pín)係統(tǒng)
。當外(wài)部(bù)參考失效時(shí)，係統(tǒng)能進(jìn)入72小時(shí)Stratum 1級別保(bǎo)持(chí)模式，繼(jì)續(xù)輸(shū)出滿足一級基準站要(yào)求(qiú)的(dí)穩定(dìng)時頻(pín)信(xìn)號(hào)
。這在電信基站(zhàn)，廣播(bō)發(fā)射台(tái)和(hé)計(jì)量(liáng)校(xiào)準等(děng)對(duì)時間(jiān)同(tóng)步要求(qiú)苛(kē)刻的領(lǐng)域(yù)具(jù)有重(zhòng)要價(jià)值
。

RS-232：診斷，監控與閉(bì)環校準
PRS10通(tōng)過(guò)RS-232接口(kǒu)提(tí)供全(quán)麵(miàn)的(dí)診(zhěn)斷與控製功能(néng)
。用戶可通(tōng)過指(zhǐ)令(líng)讀取銣振蕩器的(dí)鎖(suǒ)定(dìng)狀(zhuàng)態(tài)，銣燈光強(qiáng)衰減(jiǎn)趨勢，甚(shèn)至(zhì)可(kě)執(zhí)行閉環校準以修(xiū)正(zhèng)長期(qī)老化引起的微小偏差(chà)
。這一功(gōng)能在實(shí)驗室(shì)和(hé)係(xì)統(tǒng)集成(chéng)中(zhōng)提升了操(cāo)作便(biàn)利性和維(wéi)護效率
。

長壽命與(yǔ)可(kě)靠(kào)性
PRS10的銣(rú)放電燈設(shè)計(jì)壽命可(kě)達(dá)20年，且經過優化以(yǐ)減少銣消(xiāo)耗(hào)與光強(qiáng)噪聲
。與(yǔ)一些采用快(kuài)速(sù)老化(huà)晶(jīng)體方案(àn)（通過高頻(pín)調頻來簡(jiǎn)化(huà)鎖(suǒ)相環(huán)路(lù)，但(dàn)在(zài)相位(wèi)噪聲和短期穩定性上做出(chū)妥協(xié)）的(dí)設(shè)計不同(tóng)，SRS選擇使(shǐ)用三次泛音(yīn)應(yīng)力補償(cháng)晶(jīng)體，以換(huàn)取更(gēng)高(gāo)的頻率純度
。同(tóng)時，SRS給出(chū)的(dí)公開數(shù)據顯(xiǎn)示(shì)銣振蕩器(qì)MTBF指標可超過20萬(wàn)小(xiǎo)時(shí)
。這些設(shè)計(jì)選擇為(wéi)係統長期穩(wěn)定(dìng)運行(háng)提(tí)供了(liǎo)保障
。

FS725台式(shì)銣(rú)鐘(zhōng)：緊湊台式(shì)化的完(wán)整(zhěng)解(jiě)決方案
FS725在(zài)係統集成層麵提(tí)供(gōng)了(liǎo)更便捷(jié)的選(xuǎn)擇(zé)
。它(tā)將PRS10銣振蕩(dàng)器(qì)與低(dī)噪(zào)聲(shēng)AC電(diàn)源，分配(pèi)放(fàng)大器(qì)一體化(huà)集成(chéng)於一個緊(jǐn)湊的(dí)半寬(kuān)2U機(jī)箱(xiāng)中
。用(yòng)戶(hù)無需額(é)外設(shè)計電(diàn)源和信號(hào)分配，開箱(xiāng)即可(kě)接(jiē)入(rù)工作
。

FS725的標準型(xíng)號(hào)提供2個10 MHz和1個5 MHzBNC輸出，10Hz偏(piān)移(yí)相(xiāng)位噪聲低於-130 dBc/Hz，1秒(miǎo)艾倫方差小(xiǎo)於2×10^-11
。出(chū)廠(chǎng)數據表(biǎo)明其(qí)20年老化率(shuài)典型值低於5×10^-9
。用(yòng)戶還可通(tōng)過RS-232與PC通(tōng)信，利用配套(tào)軟(ruǎn)件監(jiān)控1pps定時(shí)並調整(zhěng)參數(shù)，操作(zuò)直觀
。

此外，FS725可根據(jù)需要(yào)增加分配模(mó)塊(kuài)，每個模(mó)塊提(tí)供(gōng)額外4個(gè)10 MHz，1個(gè)5 MHz和(hé)1個1pps輸出(chū)，最多可(kě)擴展(zhǎn)至22個(gè)輸出(chū)，所有(yǒu)輸出(chū)共享(xiǎng)相同的低(dī)相(xiāng)位(wèi)噪(zào)聲(shēng)與(yǔ)低抖動(dòng)特性
。

典型(xíng)應用場(cháng)景(jǐng)
兩(liǎng)款(kuǎn)產品(pǐn)可(kě)廣(guǎng)泛(fàn)服(fú)務(wù)於(yú)通信，時統(tǒng)，雷達，計量(liáng)標(biāo)準(zhǔn)和(hé)精密(mì)儀器等多個技術領(lǐng)域(yù)
。

• 在通信網絡：PRS10可(kě)嵌入(rù)基站與交換(huàn)機，提(tí)供GPS馴服的1pps信(xìn)號，確(què)保(bǎo)全網頻率同步
。

• 在(zài)科研(yán)與(yǔ)計量：FS725可作為頻(pín)率參(cān)考，用於(yú)校準(zhǔn)頻譜分析(xī)儀(yí)，信號(hào)源或高精(jīng)度(dù)頻(pín)率(shuài)計(jì)數(shù)器，提供(gōng)可(kě)靠的比(bǐ)對(duì)基準
。

• 在儀(yí)器製造：銣原(yuán)子(zǐ)鐘的(dí)核(hé)心模塊(kuài)可(kě)內(nèi)置於高*測試(shì)設(shè)備中(zhōng)，大幅提升(shēng)設(shè)備在全溫度範圍(wéi)內的長(cháng)期頻(pín)率(shuài)穩定(dìng)度(dù)和測量精(jīng)度(dù)
。

先鋒泰(tài)坦與美(měi)國 SRS 保(bǎo)持長(cháng)期(qī)穩(wěn)定合作，專注為國內用戶(hù)提供原(yuán)裝(zhuāng)正(zhèng)品(pǐn)時頻(pín)儀器與技(jì)術支(zhī)持(chí)，具(jù)備完*的(dí)供貨與(yǔ)服(fú)務能(néng)力(lì)，可(kě)提供選型(xíng)建議，產品(pǐn)交付及後續(xù)支持
。