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 GPS. Благодаря этой инновационной конструкции выходная частота рубидиевого осциллятора синхронизируется с сигналами цезиевых атомных часов на спутниках GPS, что значительно повышает 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, при оптимальном соотношении цены и качества.

 Принцип работы

Внутренняя структура рубидиевых атомных часов включает в себя несколько модулей, таких как микроконтроллерная схема, сервоконтур, 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 функцию частотной дискриминации, после чего генерируется сигнал ошибки. Благодаря регулировке частоты серво-кварцевого генератора в фазовой петле частота возбуждающего сигнала фиксируется на частоте атомного перехода, обеспечивая высокую стабильность и точность выходной частоты генератора.

 Состав модулей

Как и другие атомные часы, рубидиевые часы также работают на основе теории переходов между энергетическими уровнями для измерения времени. Когда атомы поглощают или высвобождают 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. 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, компактности, портативности и умеренной цене получили широкое распространение в различных сферах.