东京理工大学、理光公司、日本先进工业科学与技术研究所（AIST）等机构，共同开发了一种用于小型卫星的超低功率原子钟（ULPAC），面向后5G时代的通信系统。该产品在各种测试中优于当前的行业标准，例如尺寸，稳定性和功耗。

图1.原子钟原型（33 mm x 38 mm x 9 mm）

随着电信技术的不断发展，全球用户所需的数据传输速率和总数量也相应增加。 为了满足这种不断增长的需求，一种有前景的办法是部署一系列微纳卫星，这些卫星位于低轨道上。 然而，这样一群卫星需要在全球范围内极其精确地进行时间同步，在每个卫星上安装非常精确的原子钟是必要的。

传统的原子钟很大（通常155-755立方厘米），功耗巨大（高达10瓦），无法用于微纳卫星。这款原子钟通过采用“相干捕获”的方法，大大减小了尺寸和功耗。  原子钟的锁定环路的耗电量比已有产品低一个数量级。

除了低功耗之外，产品的体积和阿伦方差大大优于已有产品。产品原型的阿伦方差在τ=10e5s时达到2.2×10e-12，而通信行业常见原子钟（例如铷钟）在τ=1s时为3.0×10e-10。此时，原型产品体积仅为15.4 cm3。

根据研究小组的说法，还有改进的余地。 “总功耗为59.9 mW其实主要来自于微控制器单元，还可以通过采用ASIC来进一步降低，”Okada教授解释说。 最终产品的照片可以在图1和图2中看到。理光和AIST致力于改善阿伦方差，而东京理工大学的研究人员则专注于降低功耗。 这次合作的最终结果是一个非常有前途的原子钟的原型，它推动了当前的基准技术，使得未来电信系统，例如5G以后的电信系统可以成为现实。

图二：原子钟封装

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