3.时间频率基准与各类时钟源.pptx

国家时间频率基准——国家时间频率基准的作用 高精度时间频率，广泛应用于基础研究和工程技术领域，涉及国计民生诸多部门，关系到军事国防、教育科技和经济民生，是一个国家的核心战略资源和重大基础设施，决定着一个国家的国防安全和经济命脉，是一个国家独立、自主的重要体现。 世界各军事/经济大国、强国，均建有其独立、自主的国家时间频率基准。国家时间频率基准——各类时间基准的定义太阳时，稳定度约为1.0E-8 由于地球自转，太阳连续两次经过地面上观测者天顶（观测者所在的子午圈）所用的时间，称为一个真太阳日。　但地球除自转外，还绕太阳公转，且公转的轨道并不是圆，而是椭圆。使得地球在椭圆轨道上公转的角速度并不一样，导致一年中真太阳日不是一样的长短。 为此，假设天球上一个参考点，它在天球上赤道上的运动速度是均速的，且与真太阳的平均速度一致。则，平太阳两次通过格林尼治天文台天顶的时间间隔为一个平太阳日。　一个平太阳日为24个平太阳时，即86400平太阳秒。　极移改正地球自转速度改正UT1UTUT2国家时间频率基准——各类时间基准的定义世界时，UT，稳定度约为1.0E-8 以平子夜为零时的格林尼治平太阳时为世界时。长期变化：潮汐影响使地球自转速度变慢；季节性变化：大气层中的气团岁季节变化；不规则变化：地球内部的物质运动。　 由于地球自转的不稳定性，在UT中加入极移改正得到UT1，在UT1基础上加入地球自转速度季节性变化后为UT2。国家时间频率基准——各类时间基准的定义原子时，AT，稳定度约为1.0E-14~1.0E-16级 随着对时间准确度和稳定度的要求不断提高，以地球自转为基础的世界时（太阳时、恒星时、历书时）等在稳定度和测量难易等方面均难以满足人们的使用要求。 物质内部的原子跃迁所辐射和吸收的电磁波频率: f=(Em-En)/h ，具有很高的稳定度和复现性，由此建立的原子时成为最理想的时间系统。 原子时秒长的定义:位于海平面上的铯133原子基态的两个超精细能级，在零磁场中跃迁辐射震荡9192631770周所持续的时间为一原子时秒。原子时秒为国际制秒（SI）的时间单位。 原子时的原点为AT=UT2-0.0039s 不同的地方原子时之间存在差异，为此，国际上大约100座原子钟，通过相互比对，经数据处理推算出统一的原子时系统，称为国际原子时（International Atomic Time——IAT）。国家时间频率基准——各类时间基准的定义协调世界时，UTC( Coodinated Universal Time) 由于地球自转速度有变慢的趋势，为了避免世界时和原子时产生过大偏差，1972年开始，国际上开始使用一种以原子时秒长为基准，时刻上接近世界时的折衷的时间系统，即协调世界时UTC。 协调世界时UTC采用原子时秒长，但因原子时比世界时每年快约1s，两者之差逐年积累，便采用跳秒（闰秒）的方法使协调时与世界时的时刻相接近，其差不超过1s。 协调世界时既保持了时间尺度的均匀性，又能近似地反映地球自转的变化。　我国的协调世界时为由中国科学院国家授时中心产生、保持和发播的高精度协调世界时——UTC(NTSC)。国家时间频率基准——各类时间基准的关系国家时间频率基准——儒略日纪日法儒略日 JD（纪日法) 以公元前4713年儒略历1月1日格林尼治正午12时为起算日期，逐日累计的纪日法。 采用儒略日纪日法，对于跨年的试验应用十分方便。 儒略日数字很大。如，2002年3月1日12时的儒略日为2452334。常用约化儒略日MJD： MJD=JD-2400000.5国家时间频率基准——各类时钟源（芯片原子钟） 体积：8cm3(是美国产品体积1/2），在研制2.2cm3 功耗（稳态）：180mW 10MHz频率信号输出, 准确度4E-2、稳定度2E-10/1s和6E-12 /1d 主要性能指标达到国际最高水平, 日积累时间误差1s芯片原子钟在Micro-PNT终端的应用 部分产品装备国防系统 小批量生产能力，支撑Micro-PNT、水下导航、 数子通信等发展Symmetricom SA.45s 115 mW, 16 cm32E-10/sDrift 1E-10/month国家时间频率基准——各类时钟源（铷原子钟）北斗星载铷钟物数所、203所、504所、北大美国，Symmetricom瑞士，TNT体积小、功耗小、易于小型化，最广泛使用的工程原子钟；准确度：~±1E-11； 稳定度：2~3×10-12 τ-1/2 ，2~3×10-14/d；天漂≤8.2×10－14存在光频移、信噪比低、寿命短等缺陷国家时间频率基准——各类时钟源（氢原子钟）symmetricom上海天文台准确度： ? ±1?10-12；稳定度：≤ 2?10-13?-1/2 (1~1000s), 3?10-15