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。該單元的短期穩定性和低環境系數使其成為網絡同步的理想組件。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集成任何可用銣頻率標準的途徑。

所有商業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 和變容二極管將 10 MHz 晶體振蕩器伺服到銣躍遷。

開啟時，處理器向變容二極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。如果物理包出現問題，該單元將暫停頻率伺服并將變容二極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。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。一個雙環射頻合成器，具有 22.482 MHz 的晶體 IF，用于產生 359.72 MHz，并通過一個階躍恢復二極管產生 6.834 GHz。這種方法有幾個優點：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，輸出將表現良好. （老化約5×10 -10 /天 PRS10 的相位噪聲圖顯示，與傳統銣標準相比，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 的穩定性（約5 × 10 -12）相比 ，GPS 的短期穩定性較差（約5,000 × 10 -12）。但是，在幾個小時后，GPS 更加穩定，因此可以通過長時間常數將 PRS10 鎖相到 GPS 來提高穩定性。

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。處理器將繼續跟蹤 1 pps 輸出到 1 pps 輸入，方法是通過共振單元內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 來提供一整套系統診斷和控制。內部硬件跳線允許將這些引腳配置為模擬輸出，以監控燈強度和變容二極管電壓，從而與 FRS 兼容。