芯片级原子钟射频模块与温度模块研制

【摘要】原子钟利用本地振荡器去锁定原子超精细能级,从而得到准确性和稳定度非常高的频率基准。世界上第一台原子钟由美国NIST在1949年利用氨分子建造而成。传统的原子钟由于体积、重量和功耗较大，不适合应用于便携式仪器装备中。而另一方面，无线通讯、大地探测、电力网络、军事国防系统等需要精确的时钟信息，对低功耗微型原子钟的发展提出了要求。相对于传统技术，原子钟体积的缩小较为困难。这主要体现在传统型原子钟有微波谐振腔，腔体的大小与微波谐振波长有关，限制了原子钟向小型化发展。而CPT技术的提出和采用MEMS工艺制备原子谐振泡的出现，使得原子钟小型化成为可能。本文旨在研究构成低功耗芯片级原子钟的关键部件，主要包括原子钟伺服环路中的温度模块与射频模块等。射频模块利用锁相环技术实现，输出相位噪声低于-70dBc/Hz@300Hz，温度模块通过精密恒流源实现控制温度恒定及平衡，最终实现整个原理样机的性能为：在1Hz频偏处相位噪声为-65.8dBc/Hz，短期稳定度达到5.356×10-11，长期稳定度达到4×10-12，功耗大约为200mW，样机尺寸为6*6cm2。
【作者】季磊；
【导师】乔东海；
【作者基本信息】苏州大学，微电子学与固体电子学，2014，硕士
【关键词】相干布局囚禁；射频环路；温度伺服模块；相位噪声；艾伦方差；微机电系统；

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