PRS10銣振蕩器

緊湊型設計

PRS10 是一款超低相位噪聲、10 MHz 銣學科晶體振蕩器。該設備滿足各種通信、同步和儀表要求。10 MHz 輸出的相位噪聲足夠低，可以用作合成器的參考源。該單元的短期穩(wěn)定性和低環(huán)境系數(shù)使其成為網(wǎng)絡同步的理想組件。其低老化率使其成為精密頻率測量的時基。

PRS10 可以以 1 ns 的分辨率對外部 1 pps 輸入進行時間標記。這些值可以通過RS-232報告回來，或者用于將單元鎖相到具有幾個小時時間常數(shù)的外部參考（例如 GPS）。此功能可以以非常低的成本提供 Stratum 1 性能。

PRS10 在原子頻率標準中建立了新的功能和性能水平。它的設計提供了的相位噪聲、的多功能性和的系統(tǒng)集成任何可用銣頻率標準的途徑。

所有商業(yè)銣頻率標準都通過將晶體振蕩器訓練到銣中 6.834,682,612 GHz 的超精細躍遷來運行。當諧振池中的銣蒸氣暴露于過渡頻率附近的微波功率下時，銣放電燈通過諧振池到達光電探測器的光量將下降約 0.1%。晶體振蕩器通過檢測光傾角穩(wěn)定到銣躍遷，同時掃描射頻頻率合成器（參考晶體）通過躍遷頻率。

Rb 燈和物理包

PRS10 使用時鐘頻率為 10 MHz 的微控制器來控制操作的所有方面，并允許通過RS-232 接口進行診斷、測量和封閉式外殼校準。處理器掃描射頻合成器，同步檢測來自物理封裝的光信號，并通過22 位DAC 和變?nèi)荻O管將 10 MHz 晶體振蕩器伺服到銣躍遷。

開啟時，處理器向變?nèi)荻O管施加與最后鎖定值相對應的電壓。頻率鎖定伺服被禁用，直到從物理包中檢測到有用的共振信號，在單元預熱時提供到最終頻率的平滑過渡。如果物理包出現(xiàn)問題，該單元將暫停頻率伺服并將變?nèi)荻O管電壓保持在個鎖定值。

為了簡化射頻頻率合成器的設計，銣頻率標準的制造商有時會使用晶體頻率，它是超精細躍遷頻率的約數(shù)。一些設計使用由晶體計時的 DDS 合成器來生成 10 MHz 輸出。通常，對晶體頻率進行調制以便使合成器掃過過渡頻率。晶體通常在基本模式下運行，而不是溫度穩(wěn)定的。盡管此類方法設計起來更簡單，但其輸出的相位噪聲、短期穩(wěn)定性和雜散含量會受到影響。

框圖

相比之下，PRS10 的 10 MHz 輸出直接來自3次 泛音、應力補償（SC 切割）晶體振蕩器，該晶體振蕩器在其平臺溫度的烘箱中運行。一個雙環(huán)射頻合成器，具有 22.482 MHz 的晶體 IF，用于產(chǎn)生 359.72 MHz，并通過一個階躍恢復二極管產(chǎn)生 6.834 GHz。這種方法有幾個優(yōu)點：相位噪聲非常低（<-130 dbc/hz="" @="" 10="" hz="">，沒有雜散分量，并且如果物理包無法提供鎖定信號，輸出將表現(xiàn)良好. （老化約5×10 -10 /天 PRS10 的相位噪聲圖顯示，與傳統(tǒng)銣標準相比，在 10 MHz 載波偏移 10 Hz 處的相位噪聲降低了 42 dB。

從歷看，銣頻率標準的壽命一直由放電燈中的銣耗盡所支配。為避免過多的閃爍噪聲，制造商會將少于 100 µg 的銣裝入球形放電燈中。PRS10 使用帶有裝有 1 mg 銣的側臂的燈。這種設計消除了作為故障機制的銣耗盡，并提供更好的溫度控制，而不會產(chǎn)生過多的閃爍噪聲。

相位噪聲

GPS追蹤

PRS10 的頻率偏移和長期老化可以通過鎖相到具有更好長期穩(wěn)定性的源來消除，例如來自 GPS 定時接收器的 1 pps。如艾倫方差圖所示，與 PRS10 的穩(wěn)定性（約5 × 10 -12）相比 ，GPS 的短期穩(wěn)定性較差（約5,000 × 10 -12）。但是，在幾個小時后，GPS 更加穩(wěn)定，因此可以通過長時間常數(shù)將 PRS10 鎖相到 GPS 來提高穩(wěn)定性。

PRS10 可以對 1 pps 輸入進行時間標記或鎖相，并提供可轉換的 1 pps 輸出。輸入可以以 1 ns 的分辨率進行時間標記，并且可以通過RS-232 接口回讀結果。跟蹤外部輸入時，時間常數(shù)可設置為 5 分鐘至 18 小時。1 pps 輸出可以通過RS-232 接口以 1 ns 的分辨率在 0 到 999,999,999 ns 的范圍內(nèi)移動。

艾倫方差

當施加外部 1 pps 信號時，PRS10 將驗證該輸入的完整性，然后將其 1 pps 輸出與外部輸入對齊。處理器將繼續(xù)跟蹤 1 pps 輸出到 1 pps 輸入，方法是通過共振單元內(nèi)的小磁場調整來控制銣躍遷的頻率。

標準接口連接器

接口連接器和設備外形與 Efratom 的 Model FRS 銣頻率標準兼容。在其默認配置中，PRS10 使用 RS-232 接口的引腳 #4 和 #7 來提供一整套系統(tǒng)診斷和控制。內(nèi)部硬件跳線允許將這些引腳配置為模擬輸出，以監(jiān)控燈強度和變?nèi)荻O管電壓，從而與 FRS 兼容。