蓝宝石时钟与原子钟有何区别原子钟依赖于原子能级跃迁产生的频率，这个频率在检定和锁定过程中存在误差，导致原子钟精度不高，但准确度高；蓝宝石时钟
是另一种时钟，其准确度不如原子钟，但精密度远高于原子钟。01—引言在人类定义的七个物理量中，时间是精度最高的；时间的测量精度远高于
其他物理量多个数量级。比如长度的测量到纳米级，已经很难测量了。即便是纳米级，也就是1E-9量级。然而对于时间频率的测量而言，数万元
的频率计即可测量到1E-12量级。目前原子钟的测量精度可达1E-19量级，远高于其他物理量的测量精度。由于频率测量的高精度，许多高
精度测量都转到频域进行测量；甚至物理量的定义都依赖于频率；比如米的定义：“光在真空中行进1/299 792 458秒的距离”。根据
量子物理学的基本原理，原子是按照不同电子排列顺序的能量差，也就是围绕在原子核周围不同电子层的能量差，来吸收或释放电磁能量的。这里电
磁能量是不连续的。当原子从一个“能量态”跃迁至低的“能量态”时，它便会释放电磁波。这种电磁波特征频率是不连续的，这也就是人们所说的
共振频率。同一种原子的共振频率是一定的—例如铯133的共振频率为每秒9192631770周。因此铯原子便用作一种节拍器来保持高度精
确的时间。现实世界中许多精密测量都依赖于时频测量，如卫星导航系统；为了实现定位，卫星必须确保同步发送信号；各卫星时间的误差都需要被
精确的监控；卫星主控站拥有数十台原子钟，其时间与国际原子时定期比对。02—蓝宝石时钟但在许多场合，准确度没有精密度更重要。准确度英
文称为“Accuracy”，指在一定实验条件下多次测定的平均值与真值相符合的程度，它用来表示误差的大小。精密度是表示测量的再现性，
英文称为“Precise”，是保证准确度的先决条件，但是高的精密度不一定能保证高的准确度。好的精密度是保证获得良好准确度的先决条件
，一般说来，测量精密度不好，就不可能有良好的准确度。反之，测量精密度好，准确度不一定好，这种情况表明测定中随机误差小，但系统误差较
大。原子钟依赖于原子能级跃迁产生的频率，这个频率在检定和锁定过程中存在误差，导致原子钟精密度不高，但准确度高。蓝宝石时钟是另一种时
钟，其准确度不如原子钟，但精密度高于原子钟；蓝宝石时钟相邻的振荡周期误差极小，复现一致性好。如果用飞镖做比喻，原子钟则瞄准靶心，但
误差较大，分布在较大的一片区域，如上图右所示；蓝宝石时钟并不瞄准靶心，飞镖全部落到一个极小的范围，但每个飞镖都是一样的，如上图左所
示；。在许多场合，人们对准确度要求不高，但对精密度要求极高将蓝宝石加工成圆柱形，放入洁净的铜腔，注入微波信号，则微波信号绕着圆周旅
行，就像声音在墙壁上反射一样；由于这种旅行损耗极小，从而在自然谐振频率积累了大量的能量。利用这种方法可以构建世界上最精密的振荡器。
当把蓝宝石冷却到绝对零度（-267度），其损耗将极大下降，可以做成世界上最精密的时钟。世界第一台蓝宝石振荡器诞生在澳大利亚西澳大学
，主要应用于引力波检测。这种温度需要采用液氦制冷方式，液氦制冷价格昂贵，体积庞大，难以推广使用。蓝宝石时钟通常很难在常温下使用，需
要克服温度变化、振动和噪声的影响。长沙天穹电子科技公司通过多年的努力攻关，解决了这些问题；研制成功我国首台非低温型超稳蓝宝石时钟产
品。03—蓝宝石时钟应用对于气象雷达，由于依赖信号的回波进行检测，雷达频综对于信号频率准确度要求不高，而对信号频率精密度要求极高，
而蓝宝石时钟就是这样一种信号频率精密度极高的产品。采用蓝宝石时钟作为雷达频综基准，可使发射机相位噪声谱密度降低,雷达改善因子提高,
显著提升气象雷达的探测性能。蓝宝石时钟还可广泛应用于精密物理测量，比如高性能原子钟利用原子的能级跃迁来获得稳定的频率，然而原子钟内
部需要一个超稳微波源进行激励，当蓝宝石时钟作为该激励源时，由于其超稳性能将降低信号合成噪声，提升原子钟的输出的稳定性。在量子计算领
域蓝宝石时钟可提高量子比特的稳定性，从而提升量子计算效率。传统的计算机将电流断开、开通产生一个二进制比特信息，被 0 或 1 表达
；而量子计算机依靠量子比特，量子比特是一种复杂的叠加态，同时可能是1，也有可能是0，其效果是极大的增加了量子比特能编码的信息，但量
子比特的麻烦在于，它们是瞬时变化且不稳定的；需要一个极为稳定的时钟来同步多个量子设备。蓝宝石时钟将产生与量子比特同频的主时钟信号，
实现了量子比特的计算。未来的宽带通信向高速率、高带宽的方向发展，蓝宝石时钟可作为宽带通信的频率基准，降低由于频率抖动带来的误码率，
解决制约宽带通信速率提高的瓶颈技术，提升宽带通信的性能。未来的仪器设备从高速模数转换器和数模转换器（ADC/DAC)到雷达和基础研
究应用，都需要信号有更好的频率稳定性和频谱纯度。蓝宝石时钟为信号分析仪、网络分析仪、信号源等仪器的模数和数模转换提供超稳基准源，大
幅减少采样噪声，提升信号分析准确性和精度，为5G、6G和毫米波等高频信号分析提供技术保障。05—关于述泰时频?长沙天穹电子是专业的
时频产品供应厂家，“述泰”为公司拥有的注册商标。公司专注于低加速度敏感频率控制组件、高Q值谐振器和超低相位噪声技术领域。公司是国内极少数既能掌握高性能晶体振荡器器技术，又能根据应用场景和客户需求，提出全套振动环境下高稳定信号产生方案的企业。 |
|
