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5071A 銫原子頻率標準

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5071A銫原子頻率標準

         Microsemi(并購了Symmetricom公司) 5071A銫鐘(原Agilent產品),多年來由于其工作的高可靠性及優異的準確度、穩定性,在全球時頻領域得到廣泛的認可和使用。5071A操作簡單方便,深受用戶喜愛。閃爍本底指標低達≤1.0E-14。內部銫束管有標準長壽命管和高性能管可選。標準銫束管保修期達5年。

        5071A—滿足一級計量校準實驗室要求。

        國際上各守時和國家標準實驗室證實了其內部銫標準源相對于UTC的穩定性和準確度。一個標準源的準確性和可靠性決定了守時實驗室的服務質量;標準源的穩定性也極其重要,因穩定性能直接影響實驗室給客戶傳遞時間和校準服務的能力。

        5071A提供優異的穩定性,也是首臺列明了超過一天平均時間的穩定性指標的銫頻標。

        5071A使用方便,自動啟動和調整,無需手動啟動步驟和復雜的調整操作。邏輯菜單簡化了前面板操作,選擇和狀態報告。遠程控制功能滿足用戶的全面操作和易于管理的需求。



主要特點:

  • 全狀態信息顯示
  • 自動記錄主要內部事件
  • 全面的時鐘和頻率控制
  • 自動同步1PPS信號
  •  輸入:1PPS x 2
  •  輸出:5 / 10 MHz x 2(可自設置);100KHz x 1;1MHz x 1;1PPS x3

主要應用特點:

衛星通信:

        穩定的頻率源是地面與衛星通信中保持正確的發送與接收的必要條件。

        衛星間載波頻差調整還需要頻率有一定的可調性。5071A先進的技術保證了在產生標準頻率及偏移時都有同樣良好的穩定性。

        為了保障通信,精確的定時同步可保證加密數據得以迅速地恢復。

        頻率-agile信號同樣需要在信道跳動時發送與接收端有準確的同步。

        5071A自動與外部1PPS信號同步,極大地簡化了在這方面與衛星的通信。


5071A與GPS:

        5071A一級頻率標準源可以與GPS接收機協同工作,產生并保持高精確的時間頻率。

        GPS通過衛星系統的微波廣播,提供精確的時間、頻率及全世界各地的位置信息。實際上,GPS系統的定時精度很大部分是基于大量5071A的穩定性及準確性的。這些5071A標準源由GPS系統維護,包括了美國海軍天文臺及全世界大量的定時實驗室,這些實驗室提供時間給UTC時標系統。由5071A等標準源提供精確的時間參考,采用良好的GPS接收機處理GPS信號,可提供高精確的時間頻率輸出。由于GPS接收機接收的是衛星發射的微波信號,這些信號有時會受到干擾信號、本地天線或不良的衛星數據等因素影響。

        除去這些問題,GPS定時接收機可以作為本地5071A一級頻率標準源的極好備份及及參考。GPS接收機提供一個獨立的參考源,可用于校對銫鐘的準確性,或者當銫鐘需要維護時作為暫時的備用。本地5071A標準源擁有更好的短期穩定性、更好的輸出信號質量,并且不受干擾信號、閃光信號損失或不良衛星數據的影響。

        由性能良好的GPS接收機與5071A協同工作帶來的優異特性,可提供一個高度健壯、花費不高且包含冗余備份的時間頻率系統。


色的準確性表現:

     改進的銫素管本身準確性保證了任何一款高性能5071A開機滿足優于±2.0E-13的標準頻率輸出。只需要在30分鐘內,5071A于全環境條件下達到此指標而無需要任何調整、校準。


卓越的穩定性表現:

        5071A高性能銫素管保證了輸出穩定度優于1E-14,平均時間5天或以上。5071A是首款對長于1E+5秒時間(約1天)作出定義的銫頻標。

        5071A也是首款對本底閃爍作出保證的銫頻標。本底閃爍是頻標穩定度(?y(2,?)長時間平均沒有變化的點。高性能5071A的本底閃爍保證優于1E-14。通用美國國家標準及技術研究所長期測量,其閃爍本底典型值優于5E-15。

        銫鐘的使用環境可能經常是不穩定的。5071A具有多個微處理器控制的伺服環路,從來可以忽略溫度、濕度及磁場變化的影響。

        5071A性能優異并可長時間保持,很大程度上增加了其作為一些關鍵的時間頻率服務源的可用性。在NIST的實際測量證明,帶高性能CBT的5071A,在CBT的整個使用壽命過程中,其漂移小于5E-14。


傳統的可靠性:

自1992年5071A引進市場以來,已經論證了其平均故障間隔時間大于160,000小時,這些數據基于實際外場維修資料。支持此可靠性的是標準銫管有十年的擔保期和高性能銫管有五年擔保期。

世界各地的服務中心站提供完善的維修和維護服務。


NIST追蹤能力:

        為使每一臺5071A都能極度準確測量,Symmetricom(現被Microsemi收購)提供其NIST追蹤能力。通過NIST提供的頻率測量和分析系統(FMAS),保持NIST追蹤性。這個服務優越于MIL-STD-45662A的標準要求,能成為最有價值的演示追蹤能力的工具。.


操作簡易:

        內部微處理器使5071A啟動和運行極為簡單,一旦連接交流或直流電源,儀器則自動達到其完善滿精度性能指標,加電期間或銫管壽命工作期間的任一時刻下,都無需校準或調節。

直觀的菜單結構,能邏輯地報告狀態和控制儀器,通過面板LCD顯示器和鍵盤能訪問菜單:儀器狀態,時鐘控制,儀器配置,事件記錄、頻率偏置和應用版本。這些菜單功能描述如下:


儀器狀態:

        顯示全部狀態信息,包括影響警告、關鍵儀器參數(如C場電流、電子乘法器電壓、離子泵電流和銫束管爐電壓等)。用戶可在打印機上打印這些數據硬拷貝報告。.


時鐘控制:

        使用這個菜單可以完成一下功能:設置時間和日期,確定時間閏秒,調節新紀元時間(50ns/次調整)和自動同步1pps信號到外部脈沖的50ns之內。


儀器配置:

        設置儀器模式(工作或待機),分配頻率(5M或10MHz)給兩個獨立可編程輸出端口和配置RS-232C數據端口


事件記錄:

        自動記錄重要內部事件(電源改變,硬件故障,警報條件)的時間和發生數據。可打印這些數據。


頻率偏置(可設置性):

        所有產品穩定性和輸出規格應用于這個偏置頻率


應用版本:

        顯示固件版本級別和銫束管識別信息。


高性能銫束管:

        高性能5071A銫束管具有最佳的工作指標,提供全環境準確規格±2.0E-13——優于兩倍的標準銫管規格。

        高性能銫管“本底閃爍”(flickerfloor)指標達到1E-14,甚至更好。NIST長期測量顯示“本底閃爍”優于5E-15。


綜合系統和遠程控制:

        現今,銫鐘經常被用在電信,衛星通信或導航系統中作為主時鐘。5071A提供完善的遠程控制和監控能力,用于調和這些應用環境。可編程訪問儀器的功能和參數。通過RS-232C端口和標準命令編程語言(SCPI)實現遠程通信。同樣,當用戶定義“abnormal”條件存在情況下,可編程控制后面板邏輯輸出.

        防止間斷系統服務,如果交流電源故障,內部備用電池提供45分鐘的支持時間。


 5071A產品規格指標:

性能指標

項目

標準銫束管

高性能銫束管

初始頻率準確度

1.0E-12

≤±5.0E-13

環境穩定性

1.0E-13

≤±8.0E-14

頻率穩定度 (阿倫方差)

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

閃爍本底

5.0E-14

1E-14

典型值

1.5E-14

5.0E-15

相位噪聲 (dBc/Hz

信號類型

10MHz

5MHz

1Hz

-100

-106

10Hz

-130

-136

100Hz

-145

-145

1KHz

-150

-150

10KHz

-154

-154

100kHz

-154

-154


工作環境

項目

標準銫束管

高性能銫束管

工作溫度

工作時

0°C ~ 55°C

不工作 

-40°C ~ 70°C

相對濕度

0 ~ 95%RH (45°C最大)

交流電輸入

工作電壓

100, 120 Vac±10%, 45~440 Hz

220, 240 Vac ±10%, 45~66 Hz

功率

工作

50W (標準性能)

58W (高性能)

預熱

100W

直流電輸入

工作電壓 

22 ~ 42 VDC

工作

45W (標準性能)

50W (高性能)

預熱

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小時

銫束管保修期

5年

10年


電氣特性

項目

標準銫束管

高性能銫束管

頻率輸出1 5MHz & 10MHz (共兩路,可通過面板或遠程獨立設置為510MHz

波形

正弦

振幅

 >1Vrms 

諧波

<-40dBc

非諧波

<-80dBc

連接頭 

N型(母頭)

負載阻抗

50

位置

后面板

隔離度

>110dB (典型值)

頻率輸出2 100kHz & 1MHz

波形

正弦

振幅

 >1Vrms 

諧波

<-40dBc

連接頭 

BNC(母頭)

負載阻抗

50

位置

后面板

隔離度

>110dB (典型值)

定時輸出: 1PPS

數量

3

振幅

 >2.4V,兼容TTL

脈沖寬度

20us

上升沿

<5ns

抖動

<1ns rms 

連接

BNC

負載阻抗

50

位置

一個位于前面板,兩個位于后面板,定時輸入自動同步50ns基準脈沖之內

同步輸入: 1PPS (兩路每個端口可獨立設置)

振幅

 +2 ~ +10V 最大

脈沖寬度

100nS 100us

上升沿

<50ns

抖動

<1ns rms

連接器

BNC

負載阻抗

50

位置

前后面板各一路

手動同步

范圍 

 -0.5s ~ +0.5s

分辨率

50ns

 

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