01. 成果简介 高性能、小型化稳频激光器在基础科研、精密测量、计量等领域有着重要应用。饱和吸收谱稳频技术可以实现激光器频率锁定于原子、分子的特定跃迁谱线上，不仅可以保证锁定激光器输出激光相对频率的长期稳定性，而且可以实现输出激光具有很高的绝对波长准确性，因此饱和吸收谱稳频激光器可以应用于长度基准、超高精度长度测量等领域。 传统的高性能稳频激光器在实际应用中，为了获取较高的谱线信号的强度，在激光器的光路设计中，通常使用长度较长的气室，因而造成了光路占用面积和体积大、使用不方便的问题。 本项成果提供一种紧凑型饱和吸收谱稳频激光器光路设计和包含其的饱和吸收谱稳频激光器，可以在获得有效饱和吸收信号强度前提下缩短气室长度，这种设计既有利于提高有限功率输出激光器的饱和吸收谱探测效率，又可以保证激光最终输出功率，同时，可以减少饱和吸收谱稳频激光器光路占用的体积和面积，方便使用。饱和吸收谱稳频激光器光路设计图02. 应用前景 本项成果可应用于精密测量、计量领域。03. 知识产权 本项成果核心技术已申请1项国内发明专利，目前正在申请国际专利。04. 团队介绍 本项目负责人为清华大学副研究员，主要研究领域包括激光冷却镉离子微波频标、Ramsey-CPT微波原子钟、冷原子束、时间频率传输与比对、精密激光光谱等，其中基于稳频激光的精密光谱技术可以获得非常高的测量灵敏度，广泛应用于气体检测、计量、工业检测等领域。承担和参与国家自然科学基金、国家重点研发计划、973计划等项目研究。发表SCI论文20余篇，获得4项专利授权。2015年获中国计量测试学会科技进步一等奖。05. 合作方式 专利许可、合作开发。06. 联系方式 邮箱：zhangyan2017@tsinghua.edu.cn

项目简介 ： 高精度的频率源（如氢原子钟、艳原子钟和钏原子钟等一级频标 ）能够为测控与通信系统提供高精度的时间频率基准 ， 但价格高， 难以普及使

项目背景 授时、定位、导航是以北斗卫星为核心建立的 PNT 服务的三大要素，在国民经济、国家安全和科学研究诸多领域发挥广泛的支撑作用，是国家重要的基础设施。目前，时间比其他物理量要高出至少四个数量级，是当今测量准确度最高、应用最广泛、唯一实现全球高精度传递的基本物理量。 西方国家在高精尖技术领域对我们实行封锁和禁运，2019 年 8 月，美国国防部发布了其公开版《国防部定位、导航与授时体系战略》报告。报告明确了以授时为核心的定位、导航与授时体系建设。近年来国内外花费大量的财力和人力所建立的不同的卫星导航定位系统的基础工作，其中最关键的设备---精密时频设备（原子钟）远程实时在线计量、测试和校准工作的必要性也日渐展现出来。 目前国内外技术仍存在一些问题：时频系统之间的高精度时间同步特别是纳秒量级、亚纳秒量级时间同步一直无法解决，一定程度上制约了时频系统的建设和发展，也会给用户造成很大的困惑。原子频率标准的频率校准与计量，特别是在线校准与计量一直无法解决。 我国有若干个时频实验室和若干个时间统一系统，按照规定，每间隔一定的周期，需要对这些系统的时间同步能力和守时能力进行计量、校准和评估，因此，急需建立一种远程计量校准平台对时频系统时间同步、守时能力进行计量、校准和评估。 本项目基于 NTSC 现有硬件和软件资源，开展基于卫星共视/卫星双向的时频设备远程在线计量、测试和校准方法研究，解决各卫星测控基地、雷达站、各武器试验靶场及海军长河二号系统守时实验室等全军武器装备建设中的精密时频设备（原子钟）的远程实时在线计量、测试和校准困难的问题，为军用时频体系建设中高精度时频系统计量校准研究做铺垫。 （二）项目简介 本项目要对时间频率进行测量，根据时间频率量值传递基本方法，可采用直接与已知的标准信号进行比较和通过接收机接收参考标准信号然后比较两种方法。要实现时间频率的计量校准，根据相关国军标规定，在对频率稳定度进行测量时，标准频率源的频率稳定度应优于待测频率源频率稳定度的 3 倍，对频率准确度、频率漂移率等其它指标进行测量时，标准频率源的相应指标应优于待测频率源一个数量级。 据此要求，我们拟研制基于卫星共视的远程时频计量校准平台，共视主站外接国家授时中心钟房主钟信号，共视副站外接一台铷原子钟，根据时间频率量值传递要求，通过共视接收系统接收 BDS/GPS 卫星信号，一方面通过 BDS/GPS 共视比对实现对时频设备的校准。另一方面可利用共视比对数据对副站的铷原子钟进行驯服，使其通过 BDS/GPS 共视比对同步到UTC(NTSC)，作为待测时频系统远程在线计量校准可靠的参考频率源。 时频系统实时在线计量和校准示意图如图 1 所示，时间频率基准采用中国科学院国家授时中心保持的标准时间和标准频率，在国家授时中心放置卫星共视设备和卫星双向设备，在主要节点的时频系统放置卫星双向设备，在次要节点的时频系统放置卫星共视设备，使各个时频系统与国家授时中心之间建立远程的高精度时间比对，然后根据钟差比对结果完成时频系统的远程实时在线计量和校准功能。 图 1 时频系统实时在线计量和校准示意图 时频系统实时在线计量和校准装置包括 GNSS 接收机模块、卫星双向传递终端设备、卫星共视比对数据处理软件、卫星双向远程比对数据处理软件及远程在线计量和校准软件，接收机天线等模块组成。 时间频率源远程校准采用共视比对法，原理如图 2 所示。主要指标包括频率准确度和频率稳定度、频率漂移率。 图 2 共视比对法原理框图 本项目中远程用户时频系统本地时间向 UTC（NTSC）（或 UTC（CMTC））的溯源采用 BDS/GPS 共视时间比对与传递方法实现。卫星共视比对数据处理软件最后将 GNSS 卫星的星历数据、电文信息、相位测量值、GNSS 共视数据及共视比对结果以文字、图形显示。 我们利用已有条件搭建了如图 3 所示的卫星双向高精度时间比对与传递平台的调制解调器部分，并进行了 100 米电缆自环试验，得到了初步结果。 图 3 卫星双向高精度时间比对与传递平台的调制解调器 （三）关键技术 本项目涉及到的关键技术包括以下七个方面： 1.时频系统的溯源方法 2.单点对多点的远程实时在线计量技术 3.单点对多点实时在线计量和校准的 C/S 结构设计 4.自适应同步校准驯服算法 5.多线程技术研究 6.时频系统实时在线计量和校准系统 7.基于 UTC（NTSC）远程时频校准方法

格栅单板多频双辐射器天线涉及一种平面天线，该天线包括介质基板（１）、介质基板（１）上的金属地（２）、辐射槽缝（３）、辐射贴片（４）和微带馈线（５）；介质基板（１）的一面是金属地（２）、格栅（２１）和辐射槽缝（３），另一面是辐射贴片（４）和微带馈线（５）的导带（６）；金属化过孔阵列（７）把金属地（２）与辐射贴片（４）相连；微带馈线（５）一端是天线端口（９），微带馈线（５）另一端开路并跨过辐射槽缝（３）并伸展一段长度。该天线是多频带双辐射器工作，各个频带独立可调，天线尺寸和交叉极化小。

格栅单板多频多辐射器天线涉及一种平面天线，该天线包括介质基板（１）、介质基板（１）上的金属地（２）、辐射槽缝（３）、上辐射贴片（４）、下辐射贴片（５）和微带馈线（６）；介质基板（１）的一面是金属地（２）、格栅（２１）和辐射槽缝（３），另一面是上辐射贴片（４）、下辐射贴片（５）和微带馈线（６）的导带（１１）；金属化过孔阵列把金属地（２）与辐射贴片相连；微带馈线（６）一端是天线端口（１０），微带馈线（４）另一端开路并跨过辐射槽缝（３）并伸展一段长度。该天线是多频带多辐射器工作，各个频带独立可调，辐射特性

新能源发电广泛通过交流母线接入柔性直流电网之后，并入交流大电网当中，即采用交流汇集，直流送出的形式。交流汇集侧由于与大电网相脱离，因而容易发生宽频振荡等稳定性问题，造成系统故障、停运、保护甚至烧毁设备等严重后果。系统稳定及振荡的问题成为限制新能源经柔直送出大规模并网的一个瓶颈问题。 采用直流汇集的方式能够有效改善交流系统当中的宽频振荡问题，提升新能源并网惠及发电的稳定性和可靠性，提出的技术解决方案提出了新能源发电，经级联直流，dc/dc变流器并网拓扑及移相控制方法，能够有效地改善新能源经柔直，汇集并网送出的稳定性和可靠性，并且通过一项控制的方法，可使输出的直流电流和电压更加平稳。 在级联DC/DC实现MPPT控制的基础上，针对独立输入串联输出的级联DC/DC系统结构在光照不均时不能实现均压的问题，以及DC/DC输出侧串联电压跨度大、并网电流纹波大的问题，在拓扑中增设LC滤波器，又提出一种组合电平法的移相控制策略，在保证传输线路电压稳定的同时，有效减少了并网电流的纹波。 创新点 针对模块化级联DCDC系统，当光照不均时，DCDC输入功率不同，由于输出侧串联，输入功率的不同会导致输出侧的均压问题，为此，在原有的DCDC拓扑基础上增加一个后级均压单元，由一个二极管和开关管组成，并且采用移相控制策略，可有效实现输入功率不同时，级联模块输出侧的均压稳流效果。 市场前景 新能源直流汇集直流升压是未来建设多电压等级直流电网的重要组成部分，其中升压变流器是其中的关键技术装备，因而其控制特性显著影响系统的持续稳定可靠运行。 应用案例 新能源直流升压汇集示范工程