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我国研制世界最小芯片原子钟或将运用于全球导航系统等领域水晶内雕

发布时间:2020-06-09 13:34:42

全球导航卫星系统能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。全球卫星导航系统已经在航空、航海、通信、人员跟踪、消费娱乐、测绘、授时、车辆监控管理和汽车导航与信息服务等方面广泛使用,而且总的发展趋势是为实时应用提供高精度服务。我国科研团队研发了体积7.92cm3、功耗181.5mW、天守时精度1.008μs的芯片原子钟整机,体积为当前世界上最小。

满足了导航系统对守时器件在小体积、低功耗、高精度方面的性能需求。未来有望推进芯片原子钟在微纳卫星网、微型导航定位授时(MPNT)终端等领域的应用。

传统原子钟

是一种计时装置,精度可以达到每2000万年才误差1秒,它最初本是由物理学家创造出来用于探索宇宙本质的。如今应用于全球的导航系统上。

传统原子钟被广泛应用于GPS授时、导航定位、导 弹及卫星定位、天文观测、精密仪器仪表校准,通信、高速交通管理、地球物理勘探等领域。

但是,传统原子钟体积大,功耗高,价格昂贵,使之在手持电子设备和移动电子设备中的应用受到一定的限制。

芯片级原子钟

具有高“光学”频率,芯片级原子钟系统主要有三大部分组成,即物理封装、微波射频模块和微处理器伺服环路控制模块。其中最核心的部分是物理封装部分,该部分由垂直腔表面发射激光器铯蒸汽泡、铟锡氧化物加热器和光电探测器组成。微波射频模块利用一个高品质因数的薄膜体声波谐振器(构建的压控振荡器实现。伺服环路控制模块由低功耗的单片机进行控制,主要包括温度控制伺服环路、垂直腔表面发射激光器的电流控制伺服环路、射频功率和频率伺服环路四个部分。

关于导航系统

导航系统通常导航系统是一些基础功能的集合,包括:“定位”、“目的地选择”、“路径计算”和“路径指导”。系统在其较高的性能系列中也提供彩色地图显示。所有这些功能要求有一个道路网的数字化地图,它通常存储在CDROM中。

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