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園區企業研制成功我國首個藍寶石時鐘

  • 時間:2022-11-28
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11月的蓉城,金秋送爽。第二屆“雷達與未來”全球峰會成功舉辦,這是一次雷達行業盛會,行業大咖云集,探索雷達未來發展;各廠商均展出自己最先進的產品,此次展會將促進雷達未來的發展。

隨著現代雷達探測精度的提升,雷達對于頻綜的低相位噪聲提出了越來越高的要求,采用晶振額倍頻裝置難以滿足高精度雷達的需求。本次展會中,園區企業展商長沙天穹電子科技公司發布了國內首臺藍寶石時鐘。該時鐘利用藍寶石介質的超低損耗構建高能的電磁諧振模式,該模式聚集了高電磁能量且損耗低,因此構建的振蕩器具有極高的穩定性。 pic2.png

時間頻率是七個物理量中精度最高的;目前原子鐘的測量精度可達1E-19量級,遠高于其他物理量的測量精度。由于頻率測量的高精度,許多高精度測量都轉到頻域進行測量;甚至物理量的定義都依賴于頻率;比如米的定義:“光在真空中行進1/299 792 458秒的距離”;但在許多場合,準確度沒有精度更重要;原子鐘依賴于原子能級躍遷產生的頻率,這個頻率在檢定和鎖定過程中存在誤差,導致原子鐘精度不高,但準確度高;藍寶石時鐘是另一種時鐘,其準確度不如原子鐘,但精密度遠高于原子鐘;每一個振蕩周期類似,相鄰周期誤差極小,就像投飛鏢;雖然飛鏢并不瞄準靶心,但所有飛鏢全部落到一個極小的范圍,每個飛鏢都是一樣的。

而對于氣象雷達,由于依賴信號的回波進行檢測,雷達頻綜對于信號頻率準確度要求不高,而對信號頻率精密度要求極高,而藍寶石時鐘就是這樣一種信號頻率精密度極高的產品。采用藍寶石時鐘作為雷達頻綜基準,可使發射機相位噪聲譜密度降低,雷達改善因子提高,顯著提升氣象雷達的探測性能。

藍寶石時鐘還可廣泛應用于精密物理測量,比如高性能原子鐘利用原子的能級躍遷來獲得穩定的頻率,然而原子鐘內部需要一個超穩微波源進行激勵,當藍寶石時鐘作為該激勵源時,由于其超穩性能將降低信號合成噪聲,提升原子鐘的輸出的穩定性。

在量子計算領域藍寶石時鐘可提高量子比特的穩定性,從而提升量子計算效率。傳統的計算機將電流斷開、開通產生一個二進制比特信息,被 0 或 1 表達;而量子計算機依靠量子比特,量子比特是一種復雜的疊加態,同時可能是1,也有可能是0,其效果是極大的增加了量子比特能編碼的信息,但量子比特的麻煩在于,它們是瞬時變化且不穩定的;需要一個極為穩定的時鐘來同步多個量子設備。藍寶石時鐘將產生與量子比特同頻的主時鐘信號,實現了量子比特的計算

未來的寬帶通信向高速率、高帶寬的方向發展,藍寶石時鐘可作為寬帶通信的頻率基準,降低由于頻率抖動帶來的誤碼率,解決制約寬帶通信速率提高的瓶頸技術,提升寬帶通信的性能。未來的儀器設備從高速模數轉換器和數模轉換器(ADC/DAC)到雷達和基礎研究應用,都需要信號有更好的頻率穩定性和頻譜純度。藍寶石時鐘為信號分析儀、網絡分析儀、信號源等儀器的模數和數模轉換提供超穩基準源,大幅減少采樣噪聲,提升信號分析準確性和精度,為5G、6G和毫米波等高頻信號分析提供技術保障。


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