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一种高性能铷钟

阅读：1053发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种高性能铷钟专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种高性能铷钟，包括MCU、电源、模拟锁相环、铷钟以及恒温晶振，电源为MCU、模拟锁相环、铷钟以及恒温晶振供电，MCU用于接收外部PPS秒脉冲信号并与铷钟PPS进行比较形成一个数字锁相环，恒温晶振通过模拟锁相环芯片跟踪锁定到铷钟的10MHz信号上，模拟锁相环参数由MCU进行配置。本实用新型内置高稳铷钟及恒温晶振，实现了短、中期稳定度的互补优化。高稳版秒稳可达3E-13,百秒稳达6E-13(典型值)，低相噪版在保证-170dBc@10KHz相噪的同时，秒稳仍可达到8E-13 水平，另外，用户可选配GNSS功能，提升Atom-200铷钟的长期稳定度及准确度。，下面是一种高性能铷钟专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种高性能铷钟，其特征在于：包括MCU、电源、模拟锁相环、铷钟以及恒温晶振，电源为MCU、模拟锁相环、铷钟以及恒温晶振供电，MCU用于接收外部PPS秒脉冲信号并与铷钟PPS进行比较形成一个数字锁相环，恒温晶振通过模拟锁相环芯片跟踪锁定到铷钟的10MHz信号上，模拟锁相环参数由MCU进行配置，模块将恒温晶振产生的高稳低噪声10MHz信号直接输出，由MCU分频输出PPS。
2.如权利要求1所述的高性能铷钟，其特征在于：所述MCU还配置有一RS-232串口，RS-
232串口通讯由MCU处理。
3.如权利要求1所述的高性能铷钟，其特征在于：所述电源使用15Vdc供电，再由低压差线性稳压器LDO降压至12V/5V/3.3V给各个内部单元使用。
4.如权利要求1所述的高性能铷钟，其特征在于：所述铷钟与恒温晶设置于腔体内部并且两者互相隔离，在恒温晶振的外围设置保温层。

说明书全文

一种高性能铷钟

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种高性能铷钟。

背景技术

[0002] 1)业界铷钟模块一般只关注频率精度，其相位噪声及稳定度较差，即使有些厂家内置低相噪晶振，其水平依然较差，无法兼容稳定度及相噪。短稳大概在5E-12@1s水平，相噪也只有-160dBc@10KHz的水平。

[0003] 2)目前业界铷钟稳定度没有1～100秒均<1E-12的成熟产品。发明内容

[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是一种高性能铷钟，能够有效解决现有技术中的不足。

[0005] 本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种高性能铷钟，包括MCU、电源、模拟锁相环、铷钟以及恒温晶振，电源为MCU、模拟锁相环、铷钟以及恒温晶振供电，MCU用于接收外部PPS秒脉冲信号并与铷钟PPS进行比较形成一个数字锁相环，恒温晶振通过模拟锁相环芯片跟踪锁定到铷钟的10MHz信号上，模拟锁相环参数由MCU进行配置，模块将恒温晶振产生的高稳低噪声10MHz信号直接输出，由MCU分频输出PPS。

[0006] 作为优选的技术方案，所述MCU还配置有一RS-232串口，RS-232串口通讯由MCU处理。

[0007] 作为优选的技术方案，所述电源使用15Vdc供电，再由低压差线性稳压器LDO降压至12V/5V/3.3V给各个内部单元使用。

[0008] 作为优选的技术方案，所述铷钟与恒温晶设置于腔体内部并且两者互相隔离，在恒温晶振的外围设置保温层。

[0009] 本实用新型的有益效果是：1、本实用新型内置高稳铷钟及恒温晶振，实现了短、中期稳定度的互补优化。高稳版秒稳可达3E-13,百秒稳达6E-13(典型值)；

[0010] 2、低相噪版在保证-170dBc@10KHz相噪的同时，秒稳仍可达到8E-13水平；

[0011] 3、另外，用户可选配GNSS功能，提升Atom-200铷钟的长期稳定度及准确度。附图说明

[0012] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0013] 图1为本实用新的系统方框图。

具体实施方式

[0014] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

[0015] 本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

[0016] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

[0017] 此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

[0018] 本实用新型使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

[0019] 在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“套接”、“连接”、“贯穿”、“插接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

[0020] 如图1所示，整体使用15Vdc供电，再由低压差线性稳压器LDO降压至12V/5V/3.3V给各个内部单元使用。LDO自身噪底很低，同时又具有较高的电源抑制比。使用LDO可以有效滤除外部电源的纹波干扰，从而保证模块内部工作电源的稳定性，避免恶化晶振相位噪声。

[0021] 当检测到外部PPS秒脉冲信号有效后，MCU将其与铷钟PPS进行比较，通过内部算法，逐步微调再比较，再微调，形成一个数字锁相环，从而校准铷钟频率(不损伤100s稳定度)。

[0022] 恒温晶振通过模拟锁相环芯片跟踪锁定到铷钟的10MHz信号上，与准确度与铷钟实时变化，量级相当。模拟锁相环参数由MCU进行配置。

[0023] 模块将恒温晶振产生的高稳低噪声10MHz信号直接输出，由MCU分频输出PPS(MCU使用铷钟作为主时钟)；整个模块对外的RS-232串口通讯由MCU处理。

[0024] Atom-200低相噪版，内置高指标低相噪恒温晶振，其相位噪声低至-170@10KHz，秒稳达到8E-13，通过模拟锁相环锁定铷钟部分，调节合适参数，在保证可靠锁定的同时，充分利用晶振的短期稳定度及相位噪声，达到优化原铷钟部分的对应指标。

[0025] Atom-200高稳版，内部选用定制高稳晶振及铷钟：晶振秒稳定度达3E-13，铷钟100秒稳定度达5E-13。由于一般恒温晶振在100秒的稳定度比1秒明显抬升变差，此时即使铷钟100秒稳定度指标再优异，也难以保证同时兼顾最终输出信号的对应水平。所以在设计上，根据恒温晶振的特性，在腔体内部将铷钟与晶振隔离在，在晶振外围也进一步加强保温措施，以实现一个温度变化相对缓慢的内部环境，从而提升晶振的100秒指标(剧烈的温度环境可以观测到晶振稳定度明显变差)。

[0026] 以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

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