JJF
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF 1956—2021
氢原子频率标准校准规范
Calibration Specification for Hydrogen Atomic Frequency Standard
2021-12-28发布
2022-06-28实施
国家市场监督管理总局发布 JJF1956—2021
氢原子频率标准校准规范 Calibration Specification for Hydrogen
JJF 1956—2021 代替JJG1004—2005
Atomic Frequency Standards
归口单位：全国时间频率计量技术委员会主要起草单位：中国计量科学研究院
参加起草单位：北京无线电计量测试研究所
战略支援部队航天系统部装备部国防科技大学
本规范委托全国时间频率计量技术委员会负责解释 JJF1956—2021
本规范主要起草人：
王玉琢（中国计量科学研究院）张爱敏（中国计量科学研究院）刘年丰（中国计量科学研究院）
参加起草人：
杨军 (北京无线电计量测试研究所) 柳丹 (北京无线电计量测试研究所) 曾亮 (战略支援部队航天系统部装备部）龚航 (国防科技大学) JJF1956—2021
目 录
引言 1
(IⅡ) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (3) (3) (3) (3) (3) (4) (4) (5) (9) (10) (11) (15) (17)
范围 2 引用文件. 3 概述.
计量特性 4. 1 输出频率及幅度 4.2 频率稳定度· 4.3 频率漂移率· 4. 4 相对频率偏差 4.5 相位噪声.· 4. 6 谐波与非谐波失真 4. 7 秒脉冲（1PPS）输出 4.8 时钟同步 5 校准条件 5. 1 环境条件 5. 2 测量标准及其他设备.· 6校准项目和校准方法 6.1 校准项目 6.2 校准方法
4
.
校准结果表达· 8 复校时间间隔附录A 原始记录格式附录B校准证书（内页）格式附录 C 主要校准项目不确定度评定示例
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- JJF1956—2021
引言
本规范依据JJF1071一2010《国家计量校准规范编写规则》和JJF1059.1一2012 《测量不确定度评定与表示》编写。
本规范是对JJG1004一2005《氢原子频率标准》的修订，修订内容如下：
根据JJG2007一2015《时间频率计量器具》将频率准确度改为相对频率偏差；增加了频率信号幅度、谐波与非谐波失真、秒脉冲幅度及宽度、秒脉冲上升时
间、秒脉冲抖动、时钟同步校准项；
一删除了频率温度特性及频率值的远距离校准方法；完善了频率稳定度、频率漂移率及相对频率偏差的测量方法。
本规范历次版本发布情况：
JJG1004—2005。
II JJF1956—2021
氢原子频率标准校准规范
1 范围
本规范适用于氢原子频率标准的校准，
2 引用文件
本规范引用了下列文件： JJF1001一2011通用计量术语及定义 JJF1180时间频率计量名词术语及定义 JJF1206一2018时间与频率标准远程校准规范 JJG2007一2015时间频率计量器具凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文
件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范 3概述
氢原子频率标准（以下简称氢频标）依其工作机理分为主动型和被动型两种，主要区别在于跃迁频率信号的产生方式不同：主动型氢频标的原子谐振器是一种自持振荡器，无需外部激励即可持续输出原子跃迁频率信号，如图1所示；被动型氢频标的原子谐振器需在外部信号的激励下产生原子跃迁频率信号，如图2所示。两者都是通过一套伺服控制系统将晶体振荡器锁定在原子跃迁频率上，晶振输出频率与原子跃迁频率具有同等水平的相对频率偏差和长期稳定度特性，经过分配等处理后产生氢频标的输出信号，供外部使用。
1.42GHz 跃迁信号
锁相控制
混频
氢原子谐振器
晶体振荡器
频率综合伺服控制系统
输出
图1主动型氢原子频率标准基本工作原理
1. 42 GHz 跃迁信号
频率控制
混频
氢原子谐振器
1.42 GHz 激励信号
晶体振荡器
频率综合伺服控制系统
额率综合
一输出
图2被动型氢原子频率标准基本工作原理
1 JJF1956—2021
具备秒脉冲（1PPS）输出的氢频标又称氢原子钟或氢钟。 氢频标广泛应用于时频、 通信、导航、航天、国防等科研、计量领域。
计量特性
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4.1 输出频率及幅度
频率：5MHz、10MHz、100MHz。 幅度（有效值）：≥1V（50Q2）。
4.2频率稳定度
见表1。 表示取样时间，α，（）（阿仑标准偏差）表示频率稳定度。
表1频率稳定度
0y (t) 1×10-12~5×10-14 3×10-13~1×10-14 1×10-13~2×10-15 5×10-14~1×10-15 1×10-14~8×10-16 4×10-15~1×10-16
t 1 s 10 s 100 s 1 000 s 10 000 s
1 d
4.3 频率漂移率
±1X10-14/d~±2×10-16/d。 4.4相对频率偏差
±1×10-12～±1×10-13 4.5相位噪声
见表2。 f表示傅里叶分析频率，士（f）表示单边带相位噪声。
表2相位噪声
f（f）（dBc/Hz) （载波频率f。=5MHz)
f
-100～—132 —120～—145 —140～—154 —150～—160 —150～—160
1 Hz 10 Hz 100 Hz 1 kHz 10 kHz
谐波与非谐波失真谐波失真：≤一30dBc。
4.6
2 JJF1956—2021
非谐波失真：≤一80dBc。 4.7秒脉冲（1PPS）输出
脉冲幅度：≥2.4V（50Q2）。 脉冲宽度：20us~10ms。 上升时间：≤5ns。 抖动：≤0.1ns(RMS)。
4.8时钟同步
同步秒脉冲：脉冲幅度：2V～10V；
脉冲宽度：≥20μs；上升时间：≤5ns。
同步偏差：（-25～25）ns。 注：以上技术指标不作合格性评定，仅供参考。
5校准条件
5.1环境条件 5.1.1环境温度
在20℃～25℃范围内任选一值，温度最大允许变化士0.5℃。 5.1.2环境湿度
相对湿度≤80%。 5.1.3供电电源
电压：220（1土10%）V；频率：50（1±2%）Hz。
5.1.4其他
周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。
5.2测量标准及其他设备 5.2.1参考频标
输出频率：5MHz、10MHz、100MHz: 频率稳定度：优于被校氢频标相同取样时间频率稳定度的1/3：不能满足此要求
时，可用1～2个频率稳定度接近的频标。
频率漂移率和相对频率偏差：优于被校氢频标一个量级。 相位噪声：比被校氢频标相应傅里叶分析频率的相位噪声小10dB；不能满足此要
求时，可用1～2个相位噪声接近的频标
注：参考频标可以选用一个或多个，分别满足上述要求。 5.2.2频标比对器
输入频率：5MHz、10MHz、100MHz; 比对不确定度（用阿仑标准偏差表示）：小于被校氢频标频率稳定度的1/3，
5.2.3相位噪声测量装置
输入频率：5MHz、10MHz、100MHz；
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