GB/T39724-2020
铯原子钟技术要求及测试方法
Technicalspecificationsandtestingmethodsforcesiumatomicclock
- 中国标准分类号（CCS）A57
- 国际标准分类号（ICS）17.080
- 实施日期2021-07-01
- 文件格式PDF
- 文本页数24页
- 文件大小1.58M
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铯原子钟技术要求及测试方法
国家标准 GB/T39724一2020 艳原子钟技术要求及测试方法 Ieehnicalspeeifieationsandtestingmethodsforeesiumatomiceloek 2020-12-14发布 2021-07-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/39724一2020 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 艳原子钟的分类和组成 4.1概述 4.2艳原子钟产品的分类 4.3钝原子钟产品的组成 5 技术要求 5.1功能要求 5.2 性能要求 5.3电气特性 通信功能要求 5." 5.5 供电要求 外观要求 5. 5.7 尺寸和质量要求 5.8 功耗要求 5.9环境适应性 5.10电磁兼容性 5.11可靠性和维修性要求 测试方法 6.1测试环境条件 6.2测试仪器 6.3测试方法 检验规则 7.1检验规则说明 18 18 7.2鉴定检验 7.3出厂检验 e8 7.4检验项目 18 参考文献 21
GB/39724一2020 前 言 本文件按照GB/T1.1一2020<标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草
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本文件由中央军委装备发展部提出
本文件由全国北斗卫星导航标准化技术委员会(SAC/Tc544)归口
本文件起草单位:北京大学、计量科学研究院、卫星导航工程中心、航天科技集团第五 研究院五一所、成都天奥电子股份有限公司、航天科工集团第二研究院二O三所
本文件主要起草人:王延辉张爱敏、焦文海,刘莹、王骥、赵杏文,黄凯
GB/39724一2020 艳原子钟技术要求及测试方法 范围 本文件规定了艳原子钟(又称艳原子频率标准)产品的技术要求、测试方法和检验规则
本文件适用于艳原子钟产品的研制,生产与验收
规范性引用文件 2 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款
其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件
GB/T10022008家用和类似用途单相插头插座型式,基本参数和尺寸 GB4824一2019工业、科学和医疗设备射频骚扰特性限值和测量方法 GB/T4857.23一2012包装运输包装件基本试验第23部分;随机振动试验方法 电子测量仪器通用规范 GB/T6587一2012 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T17626.32016 GB/T17626.4！一2018电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 GB/T17626.6一2017电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度 GB/T17626.12一2013电磁兼容试验和测量技术振铃波抗扰度试验 GB/T34094一2017信息技术设备功耗测量方法 JG4922009艳原子频率标准检定规程 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 磁场敏感度magnetiesensitivity 设备在正常工作的磁场环境范围内,其输出特性随磁场变化的程度
注:通常以单位高斯变化每变化1Gs)引起设备信号输出特性(相对频率偏差)变化量来表示
3.2 频率复现性fre requenyrepeatability 频标工作一段时间关机后,下次再开机达到稳定后,频率值与上次关机时频率值的一致程度
注用两次相对频差表示 [来源:JJF11802007，3.38,有修改] 3.3 频率调整范围frequeneysettingrange 通过频率调整指令所能实现的频率输出范围
3.4 频率调整分辨力frequeney settingresolution 通过频率调整指令所能实现的频率调整的最小值
GB/T39724一2020 3.5 频率稳定度frequeneystabilit 描述平均频率随机起伏的量
注平均时间称为取样时间
不同的稳定度度量值对应不同的取样时间
[来源;JF1180一2007,3.23,有修改 3.6 温度敏感度teperaturesensitivity 设备在正常工作的温度范围内,其输出特性随温度变化的程度
注通常以单位温度变化(每变化1C)引起设备信号输出特性(相对频率偏差)变化量来表示
3.7 1ueneyoffset 相对频率偏差rtlatefre" 频率实际值与频率标称值之差
- 注:一般用相对值表示,如偏差y= ,f
为标称值，，为实际测得值
[来源;JF11802007,3.20,有修改 3.8 相位噪声phasenoise 单边带偏离信号载频处单位带宽(取1H2)内功率与载频功率之比
注:单位为dBe/Hz
偏离载频的偏离值称为傅里叶频率，一般取1Hz100kHz
[来源;JF1180一2007,3.31,有修改 3.9 谐波失真harmonicdlistortion 目标谐波的均方根值与信号电平均方根值的比值
艳原子钟的分类和组成 4.1概述 龟原子钟是以饱原子束为频率参考的被动原子频率标准,其工作原理是利用微波场与饱原子相互 作用产生鉴频信号,利用鉴频信号将微波频率锁定在艳原子基态的超精细能级上,从而实现基准频率信 导的输出-输出信号与原子跃还频率具有同等水平的相对频率偏差和长朋稳定度特性
绝原子钟主要 包括艳原子谐振器、微波频率单元和电路控制单元等组成部分,如图1
光学单元 他原子谐操器 状态监控 微波频率综合 电路控制单元 微波频率单元 压控晶体振荡器 输出 艳原子钟的基本结构
GB/39724一2020 4.2艳原子钟产品的分类 为了实现对微波作用后原子状态的检测,需要对原子束进行态制备
按原子态制备和检测方法的 不同,饷原子钟可分为磁选态钯原子钟、光抽运艳原子钟和磁选态光检测龟原子钟三类
磁选态龟原子 钟采用选态磁铁产生的非均匀磁场进行原子态制备,并采用热丝离化与电子倍增器放大技术检测原子 态获得鉴频信号;光抽运艳原子钟采用激光抽运技术进行原子态制备,采用激光诱导荧光检测技术检测 原子态;磁选态光检测艳原子钟采用选态磁铁产生的非均匀磁场进行原子态制备、采用激光诱导荧光检 测技术检测原子态
按照性能指标要求的不同,艳原子钟可分为标准型色原子钟和高性能型艳原子钟两类
4.3绝原子钟产品的组成 4.3.1艳原子谐振器 艳原子谐振器是艳原子钟的核心部分,主要用于在高真空的环境下产生准直的艳原子束
在钯原 子谐振器中内置微波谐振腔,当原子束经过谐振腔时,原子束与微波场相互作用发生跃迁
艳原子谐振 器还包含态检测装置,用于将原子束的状态转化为电信号
在磁选态艳原子钟中,应内置离化丝、电子 倍增器等态检测装置;对于光抽运艳原子钟和磁选态光检测艳原子钟,应内置荧光检测装置
4.3.2微波频率单元 微波频率单元主要包括压控晶体振荡器和微波频率综合部分,微波频率综合部分将压控晶体振荡 器的输出信号进行倍频和调制,产生微波激励信号馈人饷原子振荡器的微波谐振腔中
4.3.3电路控制单元 电路控制单元对艳原子谐振器输出的误差信号进行处理,并输出到微波频率单元,从而实现对压控 晶体振荡器的闭环锁定
电路控制单元同时对艳原子钟的各部分工作状态进行监控,通过与上位机的通信输出艳原子钟的 状态信息
4.3.4光学单元 在光抽运原子钟中,光学单元输出两束激光分别对原子束进行态制备和态检测
在磁选态光检测艳原子钟中,光学单元输出一束激光对原子束进行态检测
技术要求 5.1功能要求 艳原子钟应具备以下功能 信号输出,艳原子钟需能够输出10MHz正弦信号及1PPS脉冲信号,可输出5MHz正弦 a 信号; b 自动闭环锁定功能,艳原子钟在开机或断电重启的情况下能自动实现闭环锁定; 频率调整功能,艳原子钟应可以通过控制面板或者调整指令实现输出频率调整 c d 外同步功能,艳原子钟应具备通过外部1Pps信号进行频率信号同步的功能 远程监控功能,艳原子钟应可以利用监控端口,通过产品对应指令实现远程监控功能 e 故障检测功能,艳原子钟应具备故障自检、故障报警以及工作参数信息上传的功能
GB/T39724一2020 5.2性能要求 艳原子钟产品应满足如表1性能要求
表1艳原子钟产品性能指标要求 序号 指标要求 性能 标准型 高性能型 相对频率偏差 优于士1E-12 优于士5E-13" 频率调整范围 优于士1E-11 频率调整分辨力 1E-15 频率复现性 2E-13 10MHHz、5MHz正弦信号幅度 3dBm士1dBm(阻抗50Q 谐波失真(10MHz、5MHz) -40dBo 非谐波失真(10MH5MHa) s一80dBe 高电平电压V满足2.4V
GB/T39724一2020 表5Rs-232C异步串口通信速度和字节帧结构 波特率 起始位 数据位 校验位 停止位 115200 1位 8位 无 l位 5.4.3数据帧格式说明 完整的一帧数据由帧头、设备编号,命令编号、数据长度、数据内容、检验和帧尾组成,具体要求见 图2
字节 尾 锁头 设备编号命令编号 长度 数据 校验 图2艳原子钟与上位机通信帧格式 以下对各字节内容进行具体说明 帧头;帧头在每个数据帧的开始部分,由二个字节组成,固定为0x23,0x24
a D)设备编号;由一个字节组成,范围为0255
艳原子钟接收到的设备编号与饷原子钟的设备 编号一致时,该命令胁有效
编号为255时,仅更改艳原子钟的设备编号和查询绝原子钟的设 备编号时有效
命令编号;用于选取命令,长度为1字节
c 长度:用于表征传输数据内容的长度N,以字节为单位;根据不同的命令编号,数据长度不同
d 数据;一帆命令中需要传输的真实数据
真实数据采用大端格式进行传输,即高字节在前,低 e 字节在后
根据不同的命令编号,数据内容不同
f 校验:由一个字节组成,检验值为数据内容进行异或操作的结果
g 朝尾;由二个字节组成,固定为0s21,0ox20 5.5供电要求 艳原子钟应满足以下供电要求 电压额定值:220V,允许范围额定值士10% a b) 频率额定值;50Hz,允许范围;额定值土2% e 电源连接器为单相两极带接地插头,符合GB/T1002一2008的规定 5.6外观要求 前面板应标明艳原子钟的名称、型号,应配备指示灯以显示整机工作状态
后面板应具有频率信号 和1PPs信号输出接口、1PPs同步信号输人接口和接地端子等
5.7尺寸和质量要求 钯原子钟的尺寸和质量应满足以下要求 尺寸;整机高度<4U: a D)质量;<40kg 注;4U高度为17.78cm
GB/39724一2020 5.8功耗要求 艳原子钟应满足以下功耗要求: 峰值功耗;<150w; a b 平均功耗:<110w
5.9环境适应性 艳原子钟产品应满足以下环境适应性要求 a 储存温度范围,满足一20C50范围内储存的条件; b 工作温度范围,满足18C28C范围内正常工作; 运输,可满足航空、公路及铁路运输要求,通过按GB/T4857.23一2012要求的振动试验
c 5.10电磁兼容性 产品应满足以下电磁兼容性要求 10kHz~10MHz电源线传导发射特性,应满足GB4824一2019的要求; a b) 10kHz400MHz电缆束注人传导敏感度,应满足GB/T17626.62017的要求; c 电缆束注人脉冲激励传导敏感度,应满足GB/T17626.4一2018的要求; d)10kHz~100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感,应满足GB/T17626.122013的 要求; 10kHz18GHz电场辐射发射,应满足GB4824一2019的要求 f 0kHz~40GHz电场辐射敏感度,应满足GB/T17626.32016的要求
5.11可靠性和维修性要求 艳原子钟应满足以下可靠性和维修性要求 平均故障间隔时间(MTBF)>20000h; a b 寿命要求,标准型艳原子钟寿命>8年,高性能型艳原子钟寿命>5年 平均故障修复时间(MTTR)<48h
c 测试方法 6.1测试环境条件 除另有规定外,测试应在下列条件下进行 温度:18C一28C,测试期间温度最大允许变化士1; a b 相对湿度;10%~60%; 气压:30kPa~300kPa; c d 环境磁场;<2Gs 电源;电压220(1士10%V,频率50(1士2%)Hz; e fD 测试所用仪器、仪表、设备应经过检定或校准,满足测量要求并在有效期内
6.2测试仪器 6.2.1 参考频标 用于艳原子钟指标测试的参考频标应满足以下要求
GB/T39724一2020 输出频率包括5MHz、10MHz; a b)频率稳定度优于被测艳原子钟同样取样时间频率稳定度的1/3; 相对频率偏差比被测艳原子钟优于一个量级; c d)相位噪声比被测艳原子钟相应频偏处的相位噪声小10dB 参考频标可以选用一个或多个
6.2.2频标比对器 用于艳原子钟指标测试的频标比对器应满足以下要求 a 输人频率,支持5MHz和10MHz b)比对不确定度优于被测艳原子钟相同取样时间频率稳定度的1/3
6.2.3相位噪声测量装置 用于艳原子钟指标测试的相位噪声测量装置应满足以下要求 a 输人频率,支持5MHz和10MHz; 傅里叶频率范围,可达1H一10kH b 相位噪声本底比被测绝原子钟在相应傅里叶频率点的相位嗓声小10.dB. c 6.2.4频谱分析仪 用于钝原子钟指标测试的频谱分析仪应满足以下要求 频率范围覆盖1MHHz50MHHz; a b)动态范围:>100dB 6.2.5示波器 用于铂原子钟指标测试的示波器应满足以下要求 带宽:>1GHz; a 采样率:>3GH2 b) 6.2.6时间间隔计数器 用于艳原子钟指标测试的时间间隔计数器应满足以下要求 时间间隔范围在1ns1s a b) 最大允许误差为士1ns; 触发电平在(05)V范围内连续可调,并能指示电平值 c 具备外接频标功能
d 6.2.7秒脉冲(1PPs)发生器 用于艳原子钟指标测试的秒脉冲发生器应满足以下要求 脉冲幅度>2.4V,满足TTL电平要求(阻抗50Q); a 脉冲宽度:>100ns:; b 脉冲上升时间:<5ns; c d 具备外接频标功能
6.2.8高低温试验箱 用于测试艳原子钟的温度敏感度、储运温度范围、工作温度范围等指标或特性的高低温试验箱应满
GB/39724一2020 足以下要求: a 高低温试验箱的设定温度范围覆盖一20C十50C,温度偏差士2C; b 高低温试验箱内部温度梯度<2C; 高低温试验箱的温度波动度<1C; c d)升降温速率低于1/ min
6.2.9三维亥姆霍兹线圈 用于测试艳原子钟的磁场敏感度指标的三维亥姆霍兹线圈应满足以下要求 a 有效工作区域不小于0.8m; b)每个方向磁场强度不小于2Gs 6.3测试方法 6.3.1功能测试 6.3.1.1 信号输出 5MH或10MHz 被渊他原子钟 示波器 1PPs 图3信号输出测试示意图 信号输出测试方法示意图见图3
被测艳原子钟的输出信号接人示波器,示波器的输人阻抗选为 50Q,直接测量艳原子钟的频率信号和秒脉冲信号,示波器上检测到的信号应为设定的10MHz或 5MH么和1PPs信号 6.3.1.2自动闭环锁定 被测他原子钟开机后60min内闭环锁定,通过面板或产品对应指令读取闭环锁定状态信息
6.3.1.3频率调整 利用调试接口通过指令进行频率调整,并按JJG492一2009中6.2.2.7规定的方法对频率调整功能 进行验证
6.3.1.4外同步 按JJG492一2009中6.2.2.10规定的方法进行测试
6.3.1.5远程监控 被测艳原子钟通过s-232C异步串口与上位机连接,发送产品对应指令,观察产品运行状态,实现 远程监控功能
6.3.1.6故障检测 被测艳原子钟可通过面板或者产品对应指令,读取故障自检信息,故障报警信息以及工作参数上传 的功能
GB/T39724一2020 6.3.2性能测试 6.3.2.1 相对频率偏差 按JJG492一2009中6.2.2.6规定的方法进行测试
6.3.2.2频率调整范围 将艳原子钟的相对输出频率调整量设置为十1E-11,按JG492-2009中6.2.2.7规定的方法进行 测试;再设置为-1E-11,按JG492一2009中6.2.2.7规定的方法进行测试
6.3.2.3频率调整分辨力 被测艳原子钟标定的频率调整分辨力记为oy,将被测艳原子钟的相对输出频率调整量设置为频率 调整分辨力的c倍,使得相对输出频率设置为eoy>1E13,按JG492一2009中6.2.2.7规定的方法 进行测试
6.3.2.4频率复现性 绝原子钟开机锁定后,运行0.5h(或按说明书给定运行时间),按直接测频法(见JG492一2009)测 关机再改开机锁定后,运行0a 量相对频率偏差,测试时间为24h,测得相对频率偏差y 或按说明书给定运行时间),测量相对频率偏差,测试时间为24h,测得相对频率偏差y.(r),按式(1) 计算频率复现性R: R =y.r)一yIr 式中 R -频率复现性; T)、 )y.(P) 关机前后的相对频率偏差值; y 取样时间
6.3.2.5频率稳定度 按JJG492一2009中6.2.2.4规定的方法,测试取样时间1s~100000、频率稳定度;取样时间为 5d的频率稳定度可以采用至少10个数据点计算对应连续测量时间不少于50d)
6.3.2.6相位噪声 按JG492一2009中6.2.2.5规定的方法进行测试
6.3.2.7频率输出信号幅度 按JJG492一2009中6.2.2.2规定的方法进行测试
6.3.2.8谐波失真 按JJG492一2009中6.2.2.3规定的方法进行测试
6.3.2.9非谐波失真 按JG492一2009中6.2.2.3规定的方法进行测试
6.3.2.101PPs信号幅度 按JJG492一2009中6.2.2.8规定的方法进行测试
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GB/39724一2020 6.3.2.111ps信号宽度 按JG492一2009中6.2.2.8规定的方法进行测试
6.3.2.121PpS信号上升时间 按JG492一2009中6.2.2.9规定的方法进行测试
6.3.2.131PPS信号抖动 1PPS信号抖动测试示意图如图4
被测艳原子钟的秒脉冲信号接人时间间隔计数器,时间间隔计 数器接外参考频标,设置为周期测量模式,触发电平为两脉冲幅度的1/2,测量100个数据,计算其标准 偏差作为秒脉冲抖动测试值
1PPs 参考输入 被测绝原子钟 时间间隔计数器 参考频标 图41PPs信号抖动测试示意图 6.3.2.141PPS信号同步误差 按JJG492一2009中6.2.2.10规定的方法进行测试
6.3.2.151PPS信号相位一致性 PPS信号相位一致性测试示意图如图5
被测艳原子钟的两路1PPs信号接人示波器
调节示 波器输人阻抗为50Q,其中一路作为触发信号,使屏幕上显示稳定的脉冲波形,取两路秒脉冲信号的上 升沿幅度的1/2处作为秒脉冲触发的时刻,测出两路秒脉冲的时间间隔,连续测试100次,取时间间隔 最大值作为两路秒脉冲相位差
Pps 被测艳原子钟 示波器 1PpSs 图51Pps信号相位一致性测试示意图 6.3.2.16温度敏感度 温度敏感度测试示意图见图6
高低温试验箱 被测艳原子钟 频标比对器 计算机 参考频标 图6温度敏感度测试示意图 11
GB/T39724一2020 测试步骤如下 调节高低温试验箱的温度,设定初始温度值为18C; a D)使艳原子钟充分预热; 设置高低温试验箱的温度,使其内部温度按图7的时序变化,温度变化速率<1C/min,每个 c 固定温度点持续时间A>12h; d 连续测量一个温度周期内相对频率偏差,去除每个温度点下前4h数据,计算(Ai一4h)的他 原子钟相对频率偏差平均值yr,(r),为不同温度点序号,按式(2)计算温度敏感度Sr,; 取sr最大值作为艳原子钟温度敏感度,最大值应符合5.2的规定 r yT4 Sr 式中 温度敏感度,单位为每摄氏度(C-l)1 Sr 在T，时序内的相对频率偏差平均值; y,(c) 取样时间,取(公一4h)
温度/ 28 23 18 AM M M Am A 时间/h 图7温度敏感度测试时序图 6.3.2.17磁场敏感度 磁场敏感度测试示意图如图 8
亥姆霍兹线圈 被测她原子钟 频标比对器 计算机 参考频标 图8磁场敏感度测试示意图 测试步骤如下 标定三维亥姆霍兹线圈;即调整三维亥姆霍兹线圈供电电流,同时用磁场强度计测量绝原子钟 a 被测位置的磁场强度,记录三个方向磁场强度均为0时的电流值;再分别使磁场强度中一个方 向为2Gs,其余两个方向为0,记录三组对应的电流值 12
GB/39724一2020 b 按图8连接测试设备和被测艳原子钟,并使艳原子钟充分预热， 分别设置三维亥姆霍兹线圈供电电流,使其内部磁场强度按图9的时序变化,每个时间段的磁 场值记为H,每次持续测试时间A>11h; d 完成一个方向的测试后,去除第1个小时数据,计算A一1lh)时间内艳原子钟相对频率偏差 平均值yn,(r)，i为不同磁场强度值序号,按式(3)计算S4; 取SH最大值作为该方向的磁场敏感度 f 重复c)~e),完成三个方向的磁场敏感度测试,最大值应符合5.2的规定
yH4)一yH Sn 式中 磁场敏感度,单位为每高斯Gs-1); S 在H，时序内的相对频率偏差平均值; yH， -取样时间,取(t-1h). 磁场强度/Gs 3 4. y 2Ng 时间hh 图9磁场敏感度测试时序图 6.3.2.18锁定时间 测量艳原子钟从接通外部电源到其达到稳定锁定状态经过的时间,应符合5.2的规定
6.3.3电气特性测试 6.3.3.1频率信号输出 检查艳原子钟频率输出信号与接口类型,按测试方法6.3.1.1测试各路频率信号输出,路数和接口 应满足5.3的要求
6.3.3.2秒脉冲(1PPS)信号输出 检查艳原子钟频率输出信号与接口类型,按测试方法6.3.1.1测试各路秒脉冲信号输出,路数和接 口应满足5.3的要求
6.3.4通信功能测试 6.3.4.1通信接口与协议测试 目视检查艳原子钟的通信接口是否为Rs232C标准9针通用接口
按照5.4.2和5.4.3规定的通 13
GB/T39724一2020 信协议用上位机与艳原子钟进行通信,各通信功能测试方法见6.3.4.26.3.4.8
6.3.4.2编号设置测试 采用艳原子钟状态监控上位机,更改设备编号、查询设备编号
设备编号可查询,查询结果与更改 的设备编号一致,应满足5.4的要求
6.3.4.3频率微调测试 采用龟原子钟状态监控上位机,更改艳原子钟的输出频率正向微调100Hz,采用6.3.2.1的测试 方法,测试微调输出频率前,后微调输出频率后的频率相对偏差,偏差值等于100Hz 查询频率微调参数,应与设置值一致
6.3.4.4输出频率选择测试 采用龟原子钟状态监控上位机,更改钯原子钟的输出频率,选择5MH2输出,或者10MHa输出 采用6.3.1.1的测试方法,艳原子钟频率输出的5MHz/10MHz信号与设置值一致
查询频率选择参数,应与设置值一致
6.3.4.51PPS同步测试 采用6.3.1.4的测试方法,通过饱原子钟状态监控上位机,下发1PPs同步命令,能实现同步功能并 应满足同步指标
6.3.4.61Pps输出相位调整测试 采用艳原子钟状态监控上位机,更改艳原子钟的输出1PPS的相位,采用6.3.2.14的测试方法,测 试同步误差,多次更改并多测试测试,记录相对同步误差,相对同步误差满足1Ps相位更改参数
查询1PPs输出相位调整参数,应与设置值一致 6.3.4.71PPs输出宽度测试 采用龟原子钟状态监控上位机,更改龟原子钟的输出1PPs的脉冲宽度,采用6.3.2.ll的测试方 法,测量1PPS输出宽度,应与更改参数一致
查询1PPS输出宽度,应与设置值一致 6.3.4.8监控状态查询 采用艳原子钟状态监控上位机,查询艳原子钟状态,艳原子钟应能正常返回状态参数,并且锁定
6.3.5电源适应性测试 按GB/T6587一2012中5.12的规定进行 6.3.6外观测试 按GB/T6587一2012中5.3的规定进行
6.3.7尺寸和重量 按GB/T6587一2012中5.4的规定进行
6.3.8功耗 按GB/T34094一2017中4.5的规定进行
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GB/39724一2020 6.3.9环境适应性测试 6.3.9.1 储存温度范围 检验绝原子钟在完成高低温储运后,能否正常工作
温度特性试验示意图见图10.
高低祖试脸箱 被测艳原子钟 图10温度特性试验示意图 测试步骤如下
将被测饱原子钟置于高低温试验箱内,将高低温试验箱温度设置为23C
被测龟原子钟开 a 机,待闭环锁定后,按照被测龟原子钟关机流程进行关机和断电
开始低温储存试验
将高低温试验箱温度设置为一20C,保温24h
保温时间结束后,将高 b 低温试验箱温度设置为23,保温至少8h后,被测绝原子钟开机,锁定时间内闭环锁定指示 应正常
低温储运试验完成,按照被测艳原子钟关机流程进行关机和断电
开始高温储存试验
将高低温试验箱温度设置为50,保温24h
保温时间结束后,将高低 温试验箱温度设置为23C,保温至少8h后,被测艳原子钟开机,锁定时间内闭环锁定正常， 高温储运试验完成,按照被测艳原子钟关机流程进行关机和断电
6.3.9.2 工作温度范围 检验艳原子钟是否可以在工作温度范围内正常工作,温度特性试验示意图如图10,测试步骤如下
将被测艳原子钟置于高低温试验箱内,将高低温试验箱温度设置为18C
被测艳原子钟 开机
b 待闭环锁定后,按照6.3.1进行艳原子钟的功能测试,按6.3.2进行艳原子钟的性能测试,按 6.3.3测试艳原子钟的电气特性
将高低温试验箱温度设置为28笔,待温度稳定后,重复b)
6.3.9.3运输振动环境测试 模拟被测绝原子钟在送样过程中,在公路-铁路/空运公路环境下的振动适应性
见 GB/T4857.,23一2012的内容,运输振动试验测试示意图如图11
模拟振动台 被测艳原子钟 图11运输振动试验测试示意图 测试步骤如下 试验前测试:对被测艳原子钟进行外观,多余物测试
轻轻晃动,没有多余物
外观正常,无磨 a 损
被测饱原子钟开机,待闭环锁定后,按JG492一2009中6.2.,2.4规定的方法,测试取样时 15
GB/T39724一2020 间分别为ls,10s,l00s的频率稳定度,测试完成后按照被测艳原子钟关机流程进行关机和 断电
b 试验过程:将被检测的艳原子钟装人专用包装箱
将装有被测艳原子钟的包装箱固定在振动 台上,其质心质量尽量在振动台的中心线上
按照振动试验条件(表6,表7和表8)进行公路 运输振动试验-铁路运输振动试验-公路振动试验
试验后测试;进行多余物及外观检查;轻轻摇晃,内部没有响声,外观没有磨损的痕迹
被测艳 原子钟开机,锁定时间内闭环锁定应正常,再次按JG492一2009中6.2.2.4规定的方法,测试 取样时间分别为1s,10s,100s的频率稳定度,按照被测艳原子钟关机流程进行关机和断电 铁路运输振动试验完成
d 重复b),按照振动试验条件(表6,表7和表8)进行公路运输振动试验-空运振动试验公路 振动试验,之后重复c),完成空运振动试验 表6公路运输振动试验条件 垂向 横向 纵向 频率 功率谱密度 转折点频率 转折点功率谱密度值 转折点频率 转折点功率谱密度值 Ha Hz Hz g=/Hz g=/Hz g/Hz 10 l0 10 0.015 0.00013 0.0065 40 0,015 20 0.00065 20 0.0065 500 0.00015 0.0002 30 0,00065 120 78 121 0.00002 0.003 79 0.00019 200 0.003 120 0.00019 240 0.0015 均方根:l,04g 500 0.00001 0,00003 340 0.00015 500 均方根0.204g 均方根:0,74g 注1试验时间x.Y,Z三轴方向各振动 120min
注2:X、Y、Z三轴的定义如图12
表7铁路运输振动试验条件 垂向 横向 纵向 频率 转折点功率谱密度值 功率谱密度 转折点频率 转折点功率谐密度值转折点频率 Hz g=/Hz Hz g=/Hz Hz g=/Hz 0.002 0.002 0.002 80 0.002 80 0.002 80 0.002 350 0.00003 350 0.00003 350 0.00003 注1:试验时间:X、Y,Z三轴方向各振动20min
注2:X、Y'Z三轴的定义如图12
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GB/39724一2020 表8空运振动试验条件 垂向 横向 纵向 频率 转折点功率谱密度值 功率谱密度 转折点频率 转折点频率 转折点功率谱密度值 Hz Hz Hz =/Hz =/HHa g7Hz 0,002 0,002 0,002 12 2 12 0.01 0.01 0.01 0.01 00 100 100 0.01 0.01 0.,00001 300 0.00001 300 0.00001 300 注1:试验时间:X,YZ三轴方向各振动20min 注2:x.Y,Z三轴的定义如图12. 图12运输振动试验x、Y,乙轴向的定义 6.3.10电磁兼容性测试 6.3.10.1 10klHz10MI电源线传导发射特性 按照GB4824一2019规定的测试方法或等价的同类指标测试方法进行测试
6.3.10.210kHz400Mz电缆束注入传导敏感度 按照GB/T17626.62017规定的测试方法或等价的同类指标测试方法进行测试
6.3.10.3电缆束注入脉冲激励传导敏感度 按照GB/T17626.一2018规定的测试方法或等价的同类指标测试方法进行测试
6.3.10.410kHz100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感 按照GB/T17626.12一2013规定的测试方法或等价的同类指标测试方法进行测试
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GB/T39724一2020 6.3.10.510klHz18GH2电场辐射发射 按照GB4824！一2019规定的测试方法或等价的同类指标测试方法进行测试
6.3.10.610kHz~40GHz电场辐射敏感度 -2016规定的测试方法或等价的同类指标测试方法进行测试
按照GB/T17626.3 6.3.11可靠性和维修性测试 6.3.11.1 MTBF 提供被测艳原子钟的MTBF分析报告
6.3.11.2寿命 提供被测钯原子钟的寿命分析报告
6.3.11.3MTR 提供被测艳原子钟的MTTR分析报告
检验规则 7.1检验规则说明 本规则规定的检验分为鉴定检验、出厂检验两种
7.2鉴定检验 下列情况之一,应进行鉴定检验 新产品定型鉴定前; a 产品转厂生产定型鉴定前 b 正式投产后,如设计、工艺材料、元器件有较大改变,可能影响产品性能时 c 产品停产一年以上又重新恢复生产时; d 国家技术监督机构或受其委托的技术检验部门提出鉴定检验要求时 e fD 出厂检验结果与上批产品检验有较大差异时; 合同规定时
8 7.3出厂检验 每台艳原子钟产品出厂前应由制造单位的检验部门进行出厂检验,检验项目见表9
7.4检验项目 检验项目见表9
根据具体情况,使用方和生产方可协商裁减部分检验项目或改变检验顺序
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GB/39724一2020 表9检验项目 技术要求 测试方法 序号 检验项目 鉴定检验 出厂检验 的章条号 的章条号 5.l 信号输出 6.3.l.l 5.l 6.3.1.2 自动闭环锁定 频率调整 5.1 6.3.1.3 功能测试 外同步 5.1 6.3.1.4 远程监控 5.1 6.3.1.5 故障检测 5,l 6.3.1.6 相对频率偏差 5.2 6.3.2.1 5.2 频率调整范围 6.3.2.2 5.2 6.3.2.3 频率调整分辨力 1d 频率复现性 5.2 6.3.2.4 频率稳定度 1 5.2 6.3.2.5 1s一100000s) 12 频率稳定度(5d 5.2 6.3.2.5 单边带相位噪声 13 5.2 6.3.2.6 0MMH MHz信号幅度 6.3.2." 15 5.2 6.3.2.8 谐波失真 性能测试 16 非谐波失真 5.2 6.3.2.9 17 1PPS信号幅度 5.2 6.3.2.1o 18 1PPS信号宽度 5.2 6.3,2.11 19 PPS信号上升时间 5.2 6.3.2.12 】PPs信号抖动 20 5.2 6.3.2.13 6.3.2.1 PPs信号同步误差 5. 2 5.2 6.3.2.15 2 lPPps信号相位一致性 23 温度敏感度 5.2 6.3.2.16 24 磁场敏感度 5.2 6.3,2,17 25 锁定时间 5.2 6.3.2.18 26 电气特性 频率信号输出 5.3 6.3.3.1 2 秒脉冲信号输出 电气特性 6,3.3.2 5.3 28 5.4 通信接口与协议 6.3.4. 29 5.4 编号设置 6.3.4.2 30 5.4 6.3.4.3 通信功能 频率微调 37 输出频率选择 5.4 6.3.4.4 32 PPS同步 5.4 6.3.4.5 19
GB/T39724一2020 表9续) 技术要求 测试方法 序号 检验项目 鉴定检验 出厂检验 的章条号 的章条号 PPS输出相位调整 33 5.4 6.3.4.6 34 5,4 6.3.4.7 通信功能 PPs输出宽度调整 35 监控状态查询 5.4 6.3.4.8 36 电源适应性 5，5 6.3.5 37 外观要求 5.6 6.3.6 38 尺寸 5.7 6.3.7 尺寸和 重量要求 重量 5.7 39 6.3.7 5.8 6.3.8 峰值功耗 40 功耗要求 41 5.8 6.3.8 平均功耗 42 储存温度范围 5.9 6.3.9.1 43 环境适应性 工作温度范围 5.9 6.3.9.2 44 运输要求 5.9 6.3.9.3 电磁兼容性 45 5.10 6.3.10 46 平均故障间隔时间 5.ll 6.3.l1.l 可靠性与 5.11 6.3.11.2 寿命 维修性要求 5.11 6.3.11.3 平均故障修复时间 48 注:“O”表示“要求的”项目;“入”表示“选作”项目;“”表示“不要求的”项目， 20
GB/39724一2020 考文 参 献 [1]JF11802007时间频率计量名词术语及定义
深入解读铯原子钟技术要求及测试方法GB/T39724-2020
铯原子钟是一种高精度计时设备，广泛应用于卫星导航、通信等领域。为了保证铯原子钟的精度和可靠性，在生产、测试和使用过程中需遵循相关技术规范。为此，国家标准化管理委员会于2020年9月发布了GB/T39724-2020《铯原子钟技术要求及测试方法》标准。
根据该标准，铯原子钟的主要性能指标包括频率稳定度、时间稳定度、温度系数、磁场效应等。在生产过程中，铯原子钟的工作频率应该符合特定的要求，并且要经过严格的调试和测试才能交付使用。在使用过程中，还需要进行定期的维护和校准，以确保其精度和稳定性。
除了铯原子钟本身的要求，该标准还制定了一系列测试方法，包括短期稳定性测试、长期稳定性测试、温度系数测试、磁场效应测试等。这些测试方法能够全面评估铯原子钟的各项性能指标，并为后续使用和校准提供参考依据。
总之，GB/T39724-2020标准的发布为铯原子钟技术的规范化和提升提供了重要保障，同时也为相关领域的研究和应用提供了基础支持。