通过FS740利用GPS/北斗驯服铷钟
铷钟又被称为铷原子钟，是由铷原子部分和压控晶体振荡器组成。铷频标是一种被动型原子频率，利用的是基态超精细能级之间的跃迁，跃迁频率为6.834,682,612 ghz。原子迁跃对微波信号起鉴频作用而产生误差信号，通过锁相环路伺服晶振的频率，使激励信号频率锁定到原子跃迁频率，实现晶振输出频率的高度稳定和准确。
铷原子钟主要由单片机电路、伺服电路、微波倍频电路、频率调制、倍频综合电路几个模块组成。
美国srs公司铷钟prs10的10mhz输出来自第三倍频，应力补偿（sc-cut）晶体振荡器工作在一个恒温室中，双回路rf合成器（晶体频率22.482mhz）产生359.72mhz，并让6.834 ghz频率通过阶跃恢复二极管。这样的设计可以使相位噪声非常低（< −130 dbc/hz at 10 hz），即便在没有锁定铷原子的情况下，其输出表现也很良好（老化率：<5 × 1e−10/day），与传统铷钟相比相位噪声降低42db（如下图），并使用侧臂装有1毫克铷的灯。消除了铷耗尽作为一种失效机制，并提供了更好的温度控制，而没有多余的闪烁噪声。
prs10铷钟主要性能：
·输出频率：10mhz
·相位噪声：< −130 dbc/hz (10 hz)
·准确性：±5 × 10e−11
·老化率：<5 × 1e−11(monthly)
·稳定性：<2 × 10e−12(100 s)
·体积：2.00 × 3.00 × 4.00 (hwd)
铷原子钟具有体积小、功耗低、环境适应能力强、价格便宜等特点，并拥有较好的中短期频率稳定度。但由于量子结构的频率漂移、相检及运放的漂移等因素,会产生频率漂移,从而导致时差漂移。为保证频率源的可靠性,铷频标需要定期送厂进行频率校准。
下面向大家简单介绍下通过美国srs公司的fs740gps time and frequency system来驯服铷钟，此设备同样适用于glonass和我国的北斗系统。
fs740提供10mhz的频率基准，服从gps、北斗等规范，*稳定性优于1×10e–13。该仪器还可以对与utc或gps有关的外部事件进行时间标记，并测量用户输入的频率。具有dds合成频率输出、可调速率（和宽度）脉冲输出和aux输出，用于包括irigb时间码输出在内的任意波形。
gps由星载高性能铷钟或铯钟产生，其相位受地面站控制，因此其*特性非常稳定，高于普通的铷钟、铯钟或氢钟。从而可利用其*稳定特性对晶振、如中等频标进行校准。（以下驯服原理示意图来源于网络）
在fs740系统中对于输出的1pps由内置的晶振或者铷钟产生，若铷钟或晶振独立产生秒脉冲，其相位会随其老化特性而逐渐漂移。而fs740中存在一个反馈，通过每秒或更高速率将1pps脉冲与gps进行实时对比，计算出1pps脉冲与gps的相位差，并利用fs740内部dds进行相位调整。终输出的1pps即利用调整后的10mhz产生。由于存在相位调整，故1pps的*相位特性与内置的晶振的*漂移不再相关，而与gps/北斗卫星时间直接相关。因此，可利用其*稳定的特性对铷钟进行驯服。
两图是典型的对比：
fs740的操作步骤:
1、安装天线，放置于空旷处或楼顶、以获取可靠的信号，增加*稳定性。
2、将电缆从天线连接到标有“gps ant”的fs740的后面板输入端。
3、开机。fs740将自动搜索gps卫星，需要1个小时来保证*稳定。稳定后led灯亮起。
用户可以通过计算和输入天线延迟来改善fs740的utc值以获得校准。
4、测量天线到fs740设备的电缆长度。
5、按下面板gps按钮以激活gps屏幕显示。
6、导航到gps>配置>天线更正
7、用天线的长度乘以1.5417ns/ft,并将数值输入。
8、熟悉fs740的各种功能和查看屏幕的状态显示。
9、也可以远程通过gnssdo application程序控制并调用
10、通过fs740设备后面板的pulse out于铷钟的1pps in连接，即可实现对铷钟的*校准，以使其获得更*的稳定行。
相关性设备：
参照文献：
陈智勇，韩蒂，庆毅，董柯，汤超，盛荣武. 面向时间应用的可驯服铷钟.2013.2
迟华山，张磊，迟文波,强成虎.基于gps/北斗共视技术的铷钟驯服方法.2017.25
中国卫星海上测控部 吴 昊. 测量船自适应驯服铷钟设计
资料源自：
美国stanford research systems公司，
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prs10铷钟主要性能：
·输出频率：10mhz
·相位噪声：< −130 dbc/hz (10 hz)
·准确性：±5 × 10e−11
·老化率：<5 × 1e−11(monthly)
·稳定性：<2 × 10e−12(100 s)
·体积：2.00 × 3.00 × 4.00 (hwd)
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