在现代科技飞速发展的时代，精确计时如同精准的脉搏，是众多领域稳定运行的关键。从通信网络的无缝衔接，到航天导航的精准定位，再到科研实验的严谨开展，都离不开高精度的时间基准。北京同相科技的 STM-Rb-M 系列微型铷钟，凭借其先进的技术和卓越的性能，在原子计时领域脱颖而出，成为各行业的得力助手。本文将深入剖析该系列产品的特点、技术规格、应用场景、选型指南以及使用维护要点，全面呈现其魅力与价值。

一、产品概述

STM-Rb-M 系列微型铷钟是北京同相科技精心打造的原子钟产品，其核心技术基于铷原子的能级跃迁特性来实现高精度计时。相较于传统计时设备，铷钟具有更高的频率稳定性和准确度，能为各类对时间精度要求严苛的应用提供可靠保障。该系列产品以 “微型” 为显著特点，在尺寸和重量上进行了优化设计，便于集成到各种设备和系统中，极大地拓展了其应用范围。

二、产品特性

（一）1PPS 驯服功能
1PPS（每秒脉冲数）驯服功能是 STM-Rb-M 系列微型铷钟的一大亮点。它能够接收外部高精度的 1PPS 信号，并以此为参考对自身的频率进行校准和调整。通过这种方式，铷钟的频率准确度可以得到进一步提升，使其与外部标准时间源保持高度同步。在通信基站中，多个设备需要精确同步时间以确保数据传输的准确性和稳定性。STM-Rb-M 系列微型铷钟利用 1PPS 驯服功能，能够快速锁定到基站的时间基准，有效避免了因时间不同步而导致的通信故障，保障了通信网络的稳定运行。

（二）尺寸小、重量轻
在现代设备追求小型化、便携化的趋势下，STM-Rb-M 系列微型铷钟的尺寸和重量优势愈发凸显。产品的重量仅为 100g，尺寸为 50mm×50mm×18mm，这样小巧轻便的设计使得它可以轻松集成到各种空间有限的设备中。在无人机领域，对设备的重量和体积要求极为严格，过重或过大的部件会影响无人机的飞行性能和续航能力。STM-Rb-M 系列微型铷钟凭借其小巧的身形，不仅不会增加无人机的负担，还能为其提供高精度的时间基准，助力无人机实现更精准的导航和飞行控制。

（三）管脚兼容 SA.31、SA.35、SA.55
管脚兼容性是衡量电子元器件通用性的重要指标。STM-Rb-M 系列微型铷钟管脚兼容 SA.31、SA.35、SA.55，这意味着它可以直接替代这些型号的产品，无需对设备的硬件设计进行大规模改动，降低了设备升级和维护的成本。在一些早期使用 SA.31 等型号铷钟的设备中，当需要更换或升级计时部件时，STM-Rb-M 系列微型铷钟可以无缝接入，大大缩短了设备的升级周期，提高了生产效率。

（四）快速锁定和驯服
快速锁定和驯服能力是该系列产品的又一优势。开机仅需 300 秒，频率准确度就能优于 5E-11。在一些需要快速启动并投入使用的场景中，如应急通信设备、临时测量站点等，这一特性显得尤为重要。在地震等自然灾害发生后，应急通信团队需要迅速搭建通信网络以保障救援工作的顺利进行。STM-Rb-M 系列微型铷钟能够在短时间内达到高精度的计时状态，为应急通信设备提供稳定的时间基准，确保通信畅通无阻。

三、技术规格

（一）射频输出
频率：该系列微型铷钟的射频输出频率为 10MHz，这是一个在通信、测量等领域广泛应用的标准频率。稳定的 10MHz 频率输出为各种设备提供了可靠的时钟信号，保证了设备间的同步和数据传输的准确性。
输出幅度：输出幅度为 0 - 5V，占空比为 50%±10。这种幅度和占空比的设置符合大多数数字电路的输入要求，能够与各类芯片、模块实现良好的兼容性，确保信号在传输和处理过程中的稳定性。
出厂准确度：在 + 25℃的环境温度下，出厂准确度＜±8E-11。这一高精度的出厂标准保证了产品在交付时就具备卓越的性能，用户无需进行复杂的校准操作即可投入使用。
驯服准确度：驯服准确度＜1E-12/24h，经过 1PPS 驯服后，铷钟的频率准确度能够达到极高的水平，在一天的时间内，频率偏差极小，为长期稳定运行的系统提供了精准的时间保障。

（二）短期稳定性
常规款：常规款在不同时间间隔下的短期稳定性指标分别为：<8.0E-11/1s；<5.0E-11/10s；<1.0E-11/100s。这些指标反映了铷钟在短时间内频率的波动情况，数值越小，说明频率稳定性越高。在一些对短期计时精度要求较高的测量仪器中，常规款 STM-Rb-M 微型铷钟能够满足其需求，确保测量数据的准确性和可靠性。
专业款：专业款的短期稳定性更为出色，<5.0E-11/1s；<1.5E-11/10s；<5.0E-12/100s。在科研实验、高端通信等对时间精度要求近乎苛刻的领域，专业款产品能够发挥其优势，为复杂的实验和通信任务提供高精度的时间基准。

（三）相位噪声
常规款：常规款的相位噪声指标在不同频率偏移下分别为：1Hz ≤ -65dBc/Hz、10Hz ≤ -85dBc/Hz、100Hz ≤ -115dBc/Hz、1kHz ≤ -130dBc/Hz、10kHz ≤ -140dBc/Hz。相位噪声是衡量信号质量的重要参数，较低的相位噪声意味着信号更加纯净，能够有效减少信号干扰，提高系统的性能。
专业款：专业款在相位噪声方面表现更优，1Hz ≤ -70dBc/Hz、10Hz ≤ -90dBc/Hz、100Hz ≤ -120dBc/Hz、1kHz ≤ -145dBc/Hz、10kHz ≤ -155dBc/Hz。在对信号质量要求极高的卫星通信、雷达探测等领域，专业款微型铷钟能够提供更稳定、更纯净的信号，保障系统的高效运行。

（四）频率复现性
频率复现性 <±5E-11，这意味着在不同的工作条件下，当铷钟重新启动或恢复工作时，其频率能够保持在一个极小的偏差范围内，保证了设备运行的一致性和可靠性。在一些需要频繁启停的设备中，如移动测量设备、便携式通信终端等，频率复现性良好的 STM-Rb-M 系列微型铷钟能够确保每次启动后设备的时间基准准确可靠，避免了因频率偏差导致的测量误差或通信故障。

（五）老化
STM-Rb-M 系列微型铷钟的老化指标为 <±8.0E-11 / 月、<±8.0E-9/10 年。老化是衡量铷钟长期性能稳定性的重要指标，该系列产品较低的老化率表明其在长时间使用过程中，频率变化缓慢，能够始终保持较高的精度。在电力系统的时间同步装置中，由于设备需要长期不间断运行，对铷钟的老化性能要求较高。STM-Rb-M 系列微型铷钟凭借其低老化率的特点，能够为电力系统提供长期稳定的时间基准，保障电力调度和计量的准确性。

（六）谐波与杂散
谐波：谐波 <-40dBc，谐波是指频率为基波整数倍的信号分量。较低的谐波含量可以减少对其他设备的干扰，保证信号的纯净度。在通信系统中，谐波干扰可能会导致信道间的串扰，影响通信质量。STM-Rb-M 系列微型铷钟低谐波的特性有效避免了这种情况的发生，提升了通信系统的性能。
杂散：杂散 <-80dBc，杂散信号是指在信号频带以外的不需要的信号。极低的杂散水平使得铷钟在工作时对周围环境的电磁干扰极小，提高了系统的抗干扰能力。在电子设备密集的环境中，如数据中心、通信基站机房等，STM-Rb-M 系列微型铷钟能够稳定工作，不受其他设备杂散信号的影响，同时也不会对其他设备造成干扰。

（七）1PPS 输出
上升时间：1PPS 输出的上升时间＜2ns，快速的上升时间确保了脉冲信号能够快速达到稳定状态，提高了时间同步的精度。在高精度时间同步系统中，上升时间短的 1PPS 信号可以更准确地标记时间点，减少同步误差。
脉冲宽度：脉冲宽度为 100ms，这样的脉冲宽度设置既能够满足大多数设备对脉冲信号的识别和处理要求，又保证了信号的稳定性和可靠性。
电平：1PPS 输出电平为 TTL，TTL 电平是数字电路中常用的电平标准，与大多数数字芯片和设备兼容，方便用户进行系统集成。

（八）监视控制
调频精度：调频精度 < 1E-12，高精度的调频功能使得用户可以根据实际需求对铷钟的频率进行微调，满足不同应用场景对频率精度的特殊要求。在一些科研实验中，需要对铷钟的频率进行精确调整以匹配实验条件，STM-Rb-M 系列微型铷钟的高精度调频功能能够满足这一需求。
锁定时间：锁定时间＜3 分钟，快速的锁定时间使得铷钟能够在短时间内达到稳定的工作状态，提高了设备的使用效率。在应急设备启动或系统切换时，快速锁定的铷钟可以迅速提供准确的时间基准，保障系统的正常运行。
状态监测：铷钟具备锁定与驯服锁定指示功能，通过直观的指示，用户可以实时了解铷钟的工作状态，便于及时发现和解决问题。同时，产品还支持串口 LVTTL 通讯监控，方便用户通过计算机或其他控制设备对铷钟进行远程操作和管理。

（九）电源电压
输入电压：电源输入电压范围为 + 12 - 15VDC，较宽的输入电压范围使得产品能够适应不同的电源环境，提高了产品的适用性。在一些电力供应不稳定的偏远地区或移动设备中，STM-Rb-M 系列微型铷钟能够在一定的电压波动范围内正常工作，保证了设备的计时准确性。
最大电流与稳态电流：在 + 25ºC 的环境温度下，最大电流≤1A，稳态电流≤0.4A。较低的电流消耗使得产品更加节能环保，同时也降低了设备散热的压力，提高了系统的稳定性。

（十）环境
工作温度：标准款的工作温度范围为 - 20℃~60℃，宽温款为 - 30℃~65℃。这种宽泛的工作温度范围使得产品能够在不同的环境条件下稳定运行。在寒冷的极地地区或炎热的沙漠地带，宽温款 STM-Rb-M 系列微型铷钟都能正常工作，为当地的科研、通信等设备提供可靠的时间基准。
储存温度：储存温度范围为 - 55℃~+85℃，即使在极端的储存条件下，产品也能保持良好的性能，延长了产品的使用寿命。
相对湿度：在工作状态下，相对湿度≤85％无冷凝。这一湿度要求确保了产品在潮湿环境中不会因水汽凝结而损坏，提高了产品的环境适应性。

四、应用场景

（一）通信领域
5G 基站同步：5G 通信网络对时间同步的精度要求极高，基站之间需要精确同步时间以保证信号传输的准确性和稳定性。STM-Rb-M 系列微型铷钟凭借其高精度的计时性能和快速锁定功能，能够为 5G 基站提供可靠的时间基准，确保基站之间的同步误差控制在极小范围内，提升 5G 网络的通信质量。
卫星通信系统：卫星通信涉及到卫星与地面站之间的信号传输，由于信号传输距离远，时间延迟大，对时间同步的要求更为严格。STM-Rb-M 系列微型铷钟的低相位噪声和高频率稳定性，能够有效减少卫星通信中的信号干扰和时间误差，提高卫星通信系统的可靠性和通信容量。

（二）导航领域
航空导航：在飞机飞行过程中，准确的时间基准对于导航系统至关重要。STM-Rb-M 系列微型铷钟可以为飞机的导航设备提供高精度的时间信号，结合其他导航传感器的数据，实现飞机的精准定位和导航，确保飞行安全。
车载导航：随着智能交通系统的发展，车载导航对定位精度的要求越来越高。STM-Rb-M 系列微型铷钟能够与车载 GPS 等导航设备协同工作，提高定位的准确性和实时性，为驾驶员提供更精准的导航服务。

（三）科研领域
物理实验：在原子物理、量子物理等科研实验中，对时间精度的要求达到了极高的水平。STM-Rb-M 系列微型铷钟的高精度计时特性能够满足这些实验的需求，为研究原子能级跃迁、量子纠缠等现象提供准确的时间基准，推动科研工作的深入开展。
天文观测：天文观测需要精确记录天体的位置和运动时间，STM-Rb-M 系列微型铷钟可以为天文望远镜的控制系统和数据采集设备提供稳定的时间信号，提高天文观测的精度和数据质量，有助于科学家更深入地探索宇宙奥秘。

（四）电力系统
电网调度：电力系统的稳定运行依赖于精确的时间同步，电网调度需要根据准确的时间对电力的生产、传输和分配进行协调。STM-Rb-M 系列微型铷钟可以为电网调度系统提供高精度的时间基准，确保各个环节的时间同步，避免因时间误差导致的电力事故，保障电网的安全稳定运行。
电力计量：在电力计量领域，准确的时间对于电能的计量至关重要。STM-Rb-M 系列微型铷钟的高精度计时功能可以提高电力计量的准确性，减少因时间误差导致的计量偏差，维护电力用户和电力企业的合法权益。

五、选型指南
STM-Rb-M 系列微型铷钟提供了多种型号选择，以满足不同用户的需求。选型主要依据两个方面：指标选项和温度选项。

（一）指标选项
C（常规款）：常规款适用于对性能要求相对较低，但对成本较为敏感的应用场景。其在短期稳定性、相位噪声等方面的指标能够满足一般通信、测量等设备的需求，如普通的通信基站、工业测量仪器等。
P（专业款）：专业款在性能上有显著提升，具有更高的短期稳定性和更低的相位噪声。适用于对时间精度和信号质量要求较高的领域，如卫星通信、高端科研实验设备等。
H（高性能）：高性能款则在专业款的基础上进一步优化，具备更卓越的性能指标，能够满足一些对时间精度要求极高的特殊应用场景，如航天飞行器的导航系统、超精密测量设备等。

（二）温度选项
A（常规）：常规温度选项适用于工作环境温度较为稳定的场景，标准款的工作温度范围为 - 20℃~60℃，能够满足大多数室内和一般户外环境的使用要求，如城市中的通信基站、办公室内的科研设备等。
B（宽温）：宽温选项则适用于工作环境温度变化较大的场景，宽温款的工作温度范围为 - 30℃~65℃，可以在极端寒冷或炎热的环境中正常工作，如极地科考站、沙漠地区的通信设备等。
用户在选型时，应根据实际应用场景对产品性能和环境适应性的要求，综合考虑指标选项和温度选项，选择最适合自己需求的型号。

六、使用与维护

（一）安装注意事项
在安装 STM-Rb-M 系列微型铷钟时，应确保安装环境干净、整洁，避免灰尘、水汽等杂质进入设备内部。同时，要注意安装位置的稳定性，避免设备受到震动或冲击，影响其正常工作。
连接管脚时，要严格按照产品手册中的引脚功能定义进行连接，确保连接正确无误。避免因管脚连接错误导致设备损坏或工作异常。在连接电源时，要注意电源的正负极性，确保输入电压在规定的范围内。

（二）日常维护
定期检查铷钟的工作状态，通过状态监测功能查看铷钟是否处于锁定状态，以及频率是否稳定。如发现异常情况，应及时排查故障原因并进行修复。
保持设备的清洁，定期使用干净的软布擦拭设备表面，去除灰尘和污垢。避免使用有机溶剂或腐蚀性清洁剂，以免损坏设备外壳。
在长期不使用设备时，应将其存放在干燥、通风的环境中，并定期进行通电测试，确保设备性能正常。

（三）故障排除
如果铷钟出现无法锁定或频率偏差过大的情况，首先检查外部信号输入是否正常，如 1PPS 信号是否稳定、电源电压是否在规定范围内。如果外部信号正常，则可能是设备。