小型铯原子钟微波腔调谐过程的仿真研究

《小型铯原子钟微波腔调谐过程的仿真研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2012年12月宇航计测技术Dec．，2012第32卷第6期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementV01．32，No．6文章编号：1000—7202(2012)06—0035—03中图分类号：TM935．115文献标识码：A1小型铯原子钟微波腔调谐过程的仿真研究黄良育王骥陈江张涤新马寅光(兰州空间技术物理研究所，兰州730000)摘要通过建立模型，利用AnsoftHFSS12．0对小型铯原子钟内微波腔的调谐过程进行了仿真，得到了调谐棒半径、在调配器内长度与微波腔谐振频率之间的关系曲线。结果表明，调谐棒半径一

2、定时，调谐棒长度在一定范围内，微波腔谐振频率随着长度的增加逐渐下降；随着半径的增大，微波腔谐振频率的变化范围逐渐增大，在铯原子跃迁中心频率处，调谐棒长度对微波腔谐振频率的影响变大。根据仿真结果，给出了调谐棒半径的取值范围，为微波腔的设计、加工和调谐提供了理论指导。关键词铯原子钟微波腔谐振频率模拟SimulationofTuningProcedureforMicrowaveCavityintheCompactCesiumAtomClockHUANGLiang-yuWANGJiCHENJiangZHANGDi·-xinMAYin--guang(Lanzhou

3、InstituteofPhysics。Lanzhou730000)AbstractBybuildingthemicrowavecavitymodel，thetuningprocedureformicrowavecavityinthecompactcesiumatomclockwassimulatedbyusingAnsoflHFSS12．0．Therewasthecurverelation—shipbetweencavityresonancefrequencyandthelengthinthetunermicrowaveoftherodtuner．The

4、re—suhshowsthat，withincreasingthelengthofrodtunerinthetunermicrowave，thecavityresonancefre—quencyisdecreased，whentheradiusofrodtunerisaconstant，andthelengthofrodtunerischangedwithinacertainrange．Withincreasingtheradiusofrodtuner，therangeofcavityresonancefrequencyisincreasing，mean

5、whiletheinfluenceoflengthonthecavityresonancefrequencyisincreasingatthetran’sitionfrequencyofcesiumatom．Wesuggesttheoptimalradiusofrodtuneronthebasisoftheresultinordertoprovidethebasisforthestructureandprincipleanalysisofcavityincompactcesiumatomclockandtheoreticalguidanceforthec

6、avitydesignandmanufacture．KeywordsCesiumatomclockMicrowavecavityResonancefrequencySimulation引口小型铯原子钟由于具有可靠性好，准确度高，原收稿日期：2012-04—16作者简介：黄良育(1983一)，女，博士，主要研究方向：原子频标。则上没有频率漂移，长期稳定性好等优点，一般作为一级频率标准使用，在授时、守时、导航定位、通信以及基础研究等方面具有广泛的应用m2『。为了获得·36·宇航计测技术较窄的谱线，提高整钟的稳定性，小型磁选态铯原子钟内选用U形微波腔，其用于贮

7、存辐射场，提供原子和辐射场相互作用及受激辐射反馈的条件，实现原子与微波场相互作用，是小型铯原子钟物理部分的重要组件卜⋯。对于原子钟内微波腔，绝大多数文献是针对氢原子钟∞～。和铷原子钟一¨10。内的微波腔进行仿真分析及特性研究。对于铯原子钟，已有作者¨卜13o通过建立理论模型，分析微波泄漏在漂移区产生的漏场对钟准确度的影响。另外，黄秉英等人¨41描述了铯原子喷泉频率基准内微波腔的结构特性和性能测量。陈江等人¨纠通过建立数学模型进行计算，分析了截止波导对Ramsey花样的影响。频率基准必须要独立估算准确度，其中与微波腔有关的频移主要是腔相差频移和腔失谐造成的

8、频率牵引效应。对于小型磁选态铯原子钟内U形微波腔而言，对腔相差及修正研究较多，而