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5071A 铯原子频率标准

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5071A铯原子频率标准

         Microsemi(并购了Symmetricom公司) 5071A铯钟(原Agilent产品),多年来由于其工作的高可靠性及优异的准确度、稳定性,在全球时频领域得到广泛的认可和使用。5071A操作简单方便,深受用户喜爱。闪烁本底指标低达≤1.0E-14。内部铯束管有标准长寿命管和高性能管可选。标准铯束管保修期达5年。

        5071A—满足一级计量校准实验室要求。

        国际上各守时和国家标准实验室证实了其内部铯标准源相对于UTC的稳定性和准确度。一个标准源的准确性和可靠性决定了守时实验室的服务质量;标准源的稳定性也极其重要,因稳定性能直接影响实验室给客户传递时间和校准服务的能力。

        5071A提供优异的稳定性,也是首台列明了超过一天平均时间的稳定性指标的铯频标。

        5071A使用方便,自动启动和调整,无需手动启动步骤和复杂的调整操作。逻辑菜单简化了前面板操作,选择和状态报告。远程控制功能满足用户的全面操作和易于管理的需求。



主要特点:

  • 全状态信息显示
  • 自动记录主要内部事件
  • 全面的时钟和频率控制
  • 自动同步1PPS信号
  •  输入:1PPS x 2
  •  输出:5 / 10 MHz x 2(可自设置);100KHz x 1;1MHz x 1;1PPS x3

主要应用特点:

卫星通信:

        稳定的频率源是地面与卫星通信中保持正确的发送与接收的必要条件。

        卫星间载波频差调整还需要频率有一定的可调性。5071A先进的技术保证了在产生标准频率及偏移时都有同样良好的稳定性。

        为了保障通信,精确的定时同步可保证加密数据得以迅速地恢复。

        频率-agile信号同样需要在信道跳动时发送与接收端有准确的同步。

        5071A自动与外部1PPS信号同步,极大地简化了在这方面与卫星的通信。


5071A与GPS:

        5071A一级频率标准源可以与GPS接收机协同工作,产生并保持高精确的时间频率。

        GPS通过卫星系统的微波广播,提供精确的时间、频率及全世界各地的位置信息。实际上,GPS系统的定时精度很大部分是基于大量5071A的稳定性及准确性的。这些5071A标准源由GPS系统维护,包括了美国海军天文台及全世界大量的定时实验室,这些实验室提供时间给UTC时标系统。由5071A等标准源提供精确的时间参考,采用良好的GPS接收机处理GPS信号,可提供高精确的时间频率输出。由于GPS接收机接收的是卫星发射的微波信号,这些信号有时会受到干扰信号、本地天线或不良的卫星数据等因素影响。

        除去这些问题,GPS定时接收机可以作为本地5071A一级频率标准源的极好备份及及参考。GPS接收机提供一个独立的参考源,可用于校对铯钟的准确性,或者当铯钟需要维护时作为暂时的备用。本地5071A标准源拥有更好的短期稳定性、更好的输出信号质量,并且不受干扰信号、闪光信号损失或不良卫星数据的影响。

        由性能良好的GPS接收机与5071A协同工作带来的优异特性,可提供一个高度健壮、花费不高且包含冗余备份的时间频率系统。


色的准确性表现:

     改进的铯素管本身准确性保证了任何一款高性能5071A开机满足优于±2.0E-13的标准频率输出。只需要在30分钟内,5071A于全环境条件下达到此指标而无需要任何调整、校准。


卓越的稳定性表现:

        5071A高性能铯素管保证了输出稳定度优于1E-14,平均时间5天或以上。5071A是首款对长于1E+5秒时间(约1天)作出定义的铯频标。

        5071A也是首款对本底闪烁作出保证的铯频标。本底闪烁是频标稳定度(y(2,)长时间平均没有变化的点。高性能5071A的本底闪烁保证优于1E-14。通用美国国家标准及技术研究所长期测量,其闪烁本底典型值优于5E-15。

        铯钟的使用环境可能经常是不稳定的。5071A具有多个微处理器控制的伺服环路,从来可以忽略温度、湿度及磁场变化的影响。

        5071A性能优异并可长时间保持,很大程度上增加了其作为一些关键的时间频率服务源的可用性。在NIST的实际测量证明,带高性能CBT的5071A,在CBT的整个使用寿命过程中,其漂移小于5E-14。


传统的可靠性:

自1992年5071A引进市场以来,已经论证了其平均故障间隔时间大于160,000小时,这些数据基于实际外场维修资料。支持此可靠性的是标准铯管有十年的担保期和高性能铯管有五年担保期。

世界各地的服务中心站提供完善的维修和维护服务。


NIST追踪能力:

        为使每一台5071A都能极度准确测量,Symmetricom(现被Microsemi收购)提供其NIST追踪能力。通过NIST提供的频率测量和分析系统(FMAS),保持NIST追踪性。这个服务优越于MIL-STD-45662A的标准要求,能成为最有价值的演示追踪能力的工具。.


操作简易:

        内部微处理器使5071A启动和运行极为简单,一旦连接交流或直流电源,仪器则自动达到其完善满精度性能指标,加电期间或铯管寿命工作期间的任一时刻下,都无需校准或调节。

直观的菜单结构,能逻辑地报告状态和控制仪器,通过面板LCD显示器和键盘能访问菜单:仪器状态,时钟控制,仪器配置,事件记录、频率偏置和应用版本。这些菜单功能描述如下:


仪器状态:

        显示全部状态信息,包括影响警告、关键仪器参数(如C场电流、电子乘法器电压、离子泵电流和铯束管炉电压等)。用户可在打印机上打印这些数据硬拷贝报告。.


时钟控制:

        使用这个菜单可以完成一下功能:设置时间和日期,确定时间闰秒,调节新纪元时间(50ns/次调整)和自动同步1pps信号到外部脉冲的50ns之内。


仪器配置:

        设置仪器模式(工作或待机),分配频率(5M或10MHz)给两个独立可编程输出端口和配置RS-232C数据端口


事件记录:

        自动记录重要内部事件(电源改变,硬件故障,警报条件)的时间和发生数据。可打印这些数据。


频率偏置(可设置性):

        所有产品稳定性和输出规格应用于这个偏置频率


应用版本:

        显示固件版本级别和铯束管识别信息。


高性能铯束管:

        高性能5071A铯束管具有最佳的工作指标,提供全环境准确规格±2.0E-13——优于两倍的标准铯管规格。

        高性能铯管“本底闪烁”(flickerfloor)指标达到1E-14,甚至更好。NIST长期测量显示“本底闪烁”优于5E-15。


综合系统和远程控制:

        现今,铯钟经常被用在电信,卫星通信或导航系统中作为主时钟。5071A提供完善的远程控制和监控能力,用于调和这些应用环境。可编程访问仪器的功能和参数。通过RS-232C端口和标准命令编程语言(SCPI)实现远程通信。同样,当用户定义“abnormal”条件存在情况下,可编程控制后面板逻辑输出.

        防止间断系统服务,如果交流电源故障,内部备用电池提供45分钟的支持时间。


 5071A产品规格指标:

性能指标

项目

标准铯束管

高性能铯束管

初始频率准确度

1.0E-12

≤±5.0E-13

环境稳定性

1.0E-13

≤±8.0E-14

频率稳定度 (阿伦方差)

0.01 s

7.5E-11

7.5E-11

0.1 s

1.2E-11

1.2E-11

1S

1.2E-11

5.0E-12

10S

8.5E-12

3.5E-12

100S

2.7E-12

8.5E-13

1,000S

8.5E-13

2.7E-13

10,000S

2.7E-13

8.5E-14

100,000S

8.5E-14

2.7E-14

5

5E-14

1E-14

30

5.0E-14

1E-14

闪烁本底

5.0E-14

1E-14

典型值

1.5E-14

5.0E-15

相位噪声 (dBc/Hz

信号类型

10MHz

5MHz

1Hz

-100

-106

10Hz

-130

-136

100Hz

-145

-145

1KHz

-150

-150

10KHz

-154

-154

100kHz

-154

-154


工作环境

项目

标准铯束管

高性能铯束管

工作温度

工作时

0°C ~ 55°C

不工作 

-40°C ~ 70°C

相对湿度

0 ~ 95%RH (45°C最大)

交流电输入

工作电压

100, 120 Vac±10%, 45~440 Hz

220, 240 Vac ±10%, 45~66 Hz

功率

工作

50W (标准性能)

58W (高性能)

预热

100W

直流电输入

工作电压 

22 ~ 42 VDC

工作

45W (标准性能)

50W (高性能)

预热

85W

尺寸/重量

尺寸

133.4 x 425.5 x 523.9 mm,高xx深)

重量

30 kg

MTBF

>160,000小时

铯束管保修期

5年

10年


电气特性

项目

标准铯束管

高性能铯束管

频率输出1 5MHz & 10MHz (共两路,可通过面板或远程独立设置为510MHz

波形

正弦

振幅

 >1Vrms 

谐波

<-40dBc

非谐波

<-80dBc

连接头 

N型(母头)

负载阻抗

50

位置

后面板

隔离度

>110dB (典型值)

频率输出2 100kHz & 1MHz

波形

正弦

振幅

 >1Vrms 

谐波

<-40dBc

连接头 

BNC(母头)

负载阻抗

50

位置

后面板

隔离度

>110dB (典型值)

定时输出: 1PPS

数量

3

振幅

 >2.4V,兼容TTL

脉冲宽度

20us

上升沿

<5ns

抖动

<1ns rms 

连接

BNC

负载阻抗

50

位置

一个位于前面板,两个位于后面板,定时输入自动同步50ns基准脉冲之内

同步输入: 1PPS (两路每个端口可独立设置)

振幅

 +2 ~ +10V 最大

脉冲宽度

100nS 100us

上升沿

<50ns

抖动

<1ns rms

连接器

BNC

负载阻抗

50

位置

前后面板各一路

手动同步

范围 

 -0.5s ~ +0.5s

分辨率

50ns