Введение и технология рубидиевых часов

Рубидиевые часы, также известные как рубидиевые атомные часы, представляют собой синхронные часы, сочетающие высокую точность и надежность. Их ключевая технология заключается в тесной интеграции стабильных рубидиевых осцилляторов с высокоточной передачей времени, измерением частоты и технологиями синхронизации времени GPS. Благодаря этой инновационной конструкции выходная частота рубидиевого осциллятора может синхронизироваться с сигналами цезиевых атомных часов на спутниках GPS, что значительно улучшает долгосрочную стабильность и точность частотных сигналов. Это позволяет рубидиевым часам обеспечивать высокоточный стандарт времени и частоты, сопоставимый с цезиевыми часами, делая их идеальной альтернативой для таких сфер, как связь и телерадиовещание, а также оптимизируя соотношение цены и качества.

 Принцип работы

Внутренняя структура рубидиевых атомных часов включает в себя несколько модулей, таких как микроконтроллерная схема, сервосистема, схема умножения частоты СВЧ, модуляция частоты и схема синтеза умножения частоты. Принцип работы основан на переходе между сверхтонкими уровнями основного состояния, при этом соответствующая частота перехода составляет 6834.682614 МГц. В процессе атомного перехода микроволновый сигнал выполняет роль частотного дискриминатора, после чего генерируется сигнал ошибки. Благодаря регулировке частоты серво-кварцевого генератора в фазовой петле частота возбуждающего сигнала фиксируется на атомной частоте перехода, обеспечивая высокую стабильность и точность выходной частоты генератора.

 Состав модулей

Как и другие атомные часы, рубидиевые часы также используют теорию перехода энергетических уровней для измерения времени. Когда атомы поглощают или излучают электромагнитную энергию, они совершают переходы в соответствии с разницей энергий различных электронных оболочек вокруг ядра. Этот переход сопровождается излучением электромагнитных волн, а характеристическая частота называется резонансной частотой. Атомные часы точно измеряют время, используя эту резонансную частоту.

Сравнение рубидиевых часов с другими атомными часами

В настоящее время на рынке представлены три основных типа атомных часов: рубидиевые, цезиевые и водородные. Хотя цезиевые и водородные часы обладают более высокой точностью, они дороги и в основном используются в таких областях, как спутники оборонного назначения и научные измерения. В свою очередь, рубидиевые часы, благодаря высокой краткосрочной стабильности, компактным размерам, портативности и умеренной цене, получили широкое распространение в различных сферах.