Details

Цель работы – исследование метода компенсации влияния магнитного поля Земли на среднюю частоту двух рубидиевых атомных часов. В работе рассмотрены причины возникновения ориентационного сдвига частоты рубидиевого стандарта, находящегося в меняющемся по направлению внешнем магнитном поле, описание метода компенсации и экспериментальная методика проверки метода путем сравнения относительных частот двух стандартов, расположенных в системе колец Гельмгольца. При проверке метода компенсации применяется относительная разность частот стандартов и девиация Аллана. В результате установлено, что в случае сонаправленной ориентации оптических осей двух стандартов подавляется ориентационная погрешность средней частоты в системе двух однотипных стандартов, а противоположно направленная ориентация оптических осей стандартов формирует выраженный максимум девиации Аллана. Полученные данные согласуются с соотношением в пределах дискретности интервалов осреднения τ_max = 0,37 ⋅ T для частот модуляции внешнего вращающегося магнитного поля 10, 25 и 50 мГц; пиковые значения девиации Аллана в режиме с разнонаправленными оптическими осями составили 3,1–3,2×10^(-11). Новизна работы состоит в подтверждении компенсации влияния магнитного поля Земли на среднюю частоту двух однотипных коммерческих рубидиевых стандартов. Результаты могут применяться в бортовых системах синхронизации и навигации для компенсации влияния переменных магнитных полей.

This paper examines the causes of the orientational frequency shift of a rubidium standard located in a changing external magnetic field, describes the compensation method, and presents an experimental methodology for verifying the method by comparing the relative frequencies of two standards located in a Helmholtz coil system. The verification of the compensation method uses the relative frequency difference between the standards and the Allan deviation. As a result, it was established that when the optical axes of two standards are aligned, the orientation error of the mid-frequency in a system of two identical standards is suppressed, while oppositely oriented optical axes of the standards produce a pronounced maximum Allan deviation. The obtained data are consistent with the relationship within the discreteness of the averaging intervals τ_max = 0,37 ⋅ T for modulation frequencies of the external rotating magnetic field of 10, 25, and 50 mHz; the peak values of the Allan deviation in the mode with oppositely oriented optical axes were 3,1–3,2×10^(-11) The novelty of this study lies in confirming the compensation of the influence of the Earths magnetic field on the mid-frequency of two identical commercial rubidium standards. The results can be applied in onboard synchronization and navigation systems to compensate for the influence of variable magnetic fields.