近日，中国科学院国家授时中心科研人员在提升铷钟短期稳定度方面取得新的进展，提出了一种"数字锁相环+双态控制"的复合调控技术，成功将铷原子钟秒级稳定度提升至E-13量级，较传统模式提高了近4倍。研究成果以“Research on Clean-Up Technique to Improve Short-Term Stability of Rubidium Clocks”为题发表于期刊IEEE Instrumentation & Measurement Magazine。

铷钟凭借其小型化、低功耗等优势占据着较大的市场份额，但因其秒级稳定度长期徘徊在E-11~E-12水平，难以满足雷达站同步及超快比对等应用需求。团队所提出的一种自适应双态控制算法，使用高稳恒温压控晶振净化铷钟短期噪声，并设计了误差最小控制策略，能够有效提升铷钟短期稳定度。

测试结果表明，利用双态控制算法，经净化电路后铷钟短期稳定度显著提升，10MHz信号的频率稳定度定度达到7.68E-13/s，且在1000s取样时间范围内维持了铷钟自身的稳定度特性，该指标已接近了被动氢钟水平，相比铷原子钟原有2.928E-12/s的频率稳定度提高了约4倍。该研究成果不仅能够使铷钟在高精度时频测量、导航定位等场景中更有竞争力，也能有效降低频率标准的运行成本。

图1 净化系统频率稳定度与铷钟、晶振自由运行对比