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我国芯片原子钟行业现状稳定,下游市场增长迅速,未来有待进一步扩容【图】

2018年11月28日 14:55:10字号:T|T

    原子钟是现代量子力学和电子学相结合的产物,它利用原子不同能级之间跃迁所发射或吸收的电磁波频率作为标准,具有高准确和高稳定的特点。在原子钟诞生前,人类以地球的自转或公转周期作为时间单位(天文时)。

    2017年我国时间频率行业市场规模约219.6亿元,同比2016年的194.4亿元增长了12.96%,其中频率系列产品规模约179.1亿元,时间同步系列产品规模约40.5亿元。

    目前,我国正在建设和完善以卫星导航系统授时为主导,以无线、网络等授时手段相辅助的国家时间频率体系,时频体系的建设包含守时、授时、用时、计量校准与监测等内容。这对时频核心器部件以及时间同步板卡、模块、设备和系统的需求巨大,将会带动整个时间频率行业的快速发展。

2011-2017年中国时间频率行业市场规模情况

资料来源:智研咨询整理

2011-2017年中国原子钟行业产量情况

资料来源:智研咨询整理

2011-2017年中国原子钟行业需求情况

资料来源:智研咨询整理

    智研咨询发布的《2019-2025年中国芯片原子钟行业市场运营态势及发展前景预测报告》显示芯片原子钟具有体积小、功耗低、成本低的突出优点,可应用于北斗卫星导航接收机、水下导航、武器系统数据链、时频体系节点等,是最具有工程应用前景的原子钟。

    利用量子干涉原理提供的高度精准时间标准,研制原子频标芯片,用于微小卫星及便携式通信导航设备,提供高精度小型化频率标准,提高导航精度,缩短通信网络同步时间。

    实现芯片级原子钟的基本原理是相干布局囚禁技术。把两束相干的激光激励碱金属蒸汽腔中的原子,当两束激光的频率差值与该碱金属基态的超精细能级共振时,即差值等于超精细能级之间的间隔,且满足共振条件,则将呈现电磁又到透明现象,此信号与激光频率相对于能级间隔的匹配量有关,利用电磁诱导透明信号经处理后作为误差信号可以锁定本振信号,从而实现原子钟系统。

    芯片原子钟所具有的时频信号的稳定性和自身微型、低耗性的特点必然使其在国防系统的诸多领域具有很大的应用能力。这些领域包括:

    1、卫星导航领域

    相对于晶振时标,芯片原子钟的老化速度更慢,可以有效的减少码搜索时间,从而减少导航接受机的等待时间,并且实现短码的直接捕获。接收机中改良了的时频系统还可以有效的提高抗干扰能力,降低定位所需卫星数。而且由于其体积小,功耗小,容易实现屏蔽和恒温,作为星载原子钟使用,更是拥有着与生俱来的优势。而且随着工程技术的发展,芯片原子钟的频率稳定度得到进一步的提高,芯片原子钟将对导航系统产生更加深远的影响。

    2、网络系统、传感器

    在网络系统的运行管理中,定时和时刻统一是不可或缺的部分。与传统途径相比,芯片原子钟的应用可以提供更加坚固耐用和更大带宽的设备。更进一步,准确的时间标记可以大大增强分布式传感器的本地数据处理能力。

    3、电子战防护

    高能量密度的电磁干扰增加了射频通信系统、卫星导航系统之间产生同址干扰的频率。时间一致性装备,将使系统的使用调配有序,可以有效的避免干扰。

    4、水下系统

    水下环境使得用户无法依赖卫星导航系统获得精确时间信息,芯片原子钟时频信号稳定度方面的提高,尤其是优异的平稳性能,将使水下用户能够长时间自主保持精确时间,在时间一致性保持、通信、水下导航、航道修理等方面获益。 

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