天穹电子研制成功我国首台蓝宝石时钟

2022年11月的蓉城，金秋送爽。第二届“雷达与未来”全球峰会成功举办，这是一次雷达行业盛会，行业大咖云集，探索雷达未来发展；各厂商均展出自己最先进的产品，此次展会将促进雷达未来的发展。

随着现代雷达探测精度的提升，雷达对于频综的低相位噪声提出了越来越高的要求，采用晶振额倍频装置难以满足高精度雷达的需求。本次展会中，园区企业展商长沙天穹电子科技公司发布了国内首台蓝宝石时钟。该时钟利用蓝宝石介质的超低损耗构建高能的电磁谐振模式，该模式聚集了高电磁能量且损耗低，因此构建的振荡器具有极高的稳定性。

时间频率是七个物理量中精度最高的；目前原子钟的测量精度可达1E-19量级，远高于其他物理量的测量精度。由于频率测量的高精度，许多高精度测量都转到频域进行测量；甚至物理量的定义都依赖于频率；比如米的定义：“光在真空中行进1/299 792 458秒的距离”；但在许多场合，准确度没有精度更重要；原子钟依赖于原子能级跃迁产生的频率，这个频率在检定和锁定过程中存在误差，导致原子钟精度不高，但准确度高；蓝宝石时钟是另一种时钟，其准确度不如原子钟，但精密度远高于原子钟；每一个振荡周期类似，相邻周期误差极小，就像投飞镖；虽然飞镖并不瞄准靶心，但所有飞镖全部落到一个极小的范围，每个飞镖都是一样的。

而对于气象雷达，由于依赖信号的回波进行检测，雷达频综对于信号频率准确度要求不高，而对信号频率精密度要求极高，而蓝宝石时钟就是这样一种信号频率精密度极高的产品。采用蓝宝石时钟作为雷达频综基准，可使发射机相位噪声谱密度降低,雷达改善因子提高,显著提升气象雷达的探测性能。

蓝宝石时钟还可广泛应用于精密物理测量，比如高性能原子钟利用原子的能级跃迁来获得稳定的频率，然而原子钟内部需要一个超稳微波源进行激励，当蓝宝石时钟作为该激励源时，由于其超稳性能将降低信号合成噪声，提升原子钟的输出的稳定性。

在量子计算领域蓝宝石时钟可提高量子比特的稳定性，从而提升量子计算效率。传统的计算机将电流断开、开通产生一个二进制比特信息，被 0 或 1 表达；而量子计算机依靠量子比特，量子比特是一种复杂的叠加态，同时可能是1，也有可能是0，其效果是极大的增加了量子比特能编码的信息，但量子比特的麻烦在于，它们是瞬时变化且不稳定的；需要一个极为稳定的时钟来同步多个量子设备。蓝宝石时钟将产生与量子比特同频的主时钟信号，实现了量子比特的计算

未来的宽带通信向高速率、高带宽的方向发展，蓝宝石时钟可作为宽带通信的频率基准，降低由于频率抖动带来的误码率，解决制约宽带通信速率提高的瓶颈技术，提升宽带通信的性能。未来的仪器设备从高速模数转换器和数模转换器（ADC/DAC)到雷达和基础研究应用，都需要信号有更好的频率稳定性和频谱纯度。蓝宝石时钟为信号分析仪、网络分析仪、信号源等仪器的模数和数模转换提供超稳基准源，大幅减少采样噪声，提升信号分析准确性和精度，为5G、6G和毫米波等高频信号分析提供技术保障。

审核编辑 黄宇