星载高精度铷原子钟是一种具有高频率稳定度、低漂率、长寿命、高可靠性的精确稳定的频率源，广泛应用于卫星导航、遥感侦查、空间科学试验等对时间和频率的精度有着极高要求的时频应用领域

星载高精度铷原子钟研制涉及多学科交叉，关键技术多、技术验证周期长、研制难度大

长期以来，美国先进的星载铷原子钟产品对中国一直实行严格的禁运，其核心技术长期被其严密封锁

依托"星载高精度铷原子钟低噪声高稳定设计与工程实现技术"项目，西安空间无线电技术研究所牵头的星载铷钟研制团队通过多年努力，攻克了多项核心技术： 1.发明了一种适用于真空条件的高性能铷光谱灯，该铷光谱灯具有光谱纯度高、有用光强度大、光噪声低、光强稳定度高，以及真空环境适应能力强的优点，实现了高效率铷原子态制备

2. 发明一种星载铷钟方波调频电路（简称FSK），结合低噪声倍频与混频技术，实现低噪声微波信号合成

微波信号的中心频率、方波调制频率、调频深度等参数可灵活调节

在此基础上，完成了星载铷钟FSK电路FPGA源代码到ASIC母片的转换固化，提高了产品可靠性和抗空间辐照等空间环境适应能力

3. 发明一种铷原子钟微波信号功率自动增益控制电路，利用整机锁定信号幅度结合PIN电调管自动反馈控制微波功率大小，大幅降低微波功率频移系数，改善了铷钟的中长期频率稳定度

4.研制出一种用来密封铷原子的无碱玻璃材料，显著改善了铷钟的频率漂移率，成功实现星载铷钟用玻璃材料的国产化替代

5.发明了一种级联式碱金属气室的充制装置和真空分压力精确测量技术，实现铷原子泡缓冲气体精确配比与充制，压窄了钟跃迁谱线线宽

铷泡充制效率高、参数一致性好，满足铷泡批量研制的要求

6.在高可靠铷钟整机工程实现技术中，发明了一种利用阶跃倍频器进行温度系数补偿的铷钟电路结构，大幅抑制了铷钟温度敏感性

研制了一种高精度的星载铷钟控温电路，优化整机热控设计，提高了铷钟二次控温的精度和稳定性，保证了铷钟在卫星较宽温度平台范围内稳定可靠工作

西安空间无线电研究所牵头研制的星载高精度铷原子钟正样产品于2015年在北斗三号试验星成功首飞，性能指标达到世界先进水平，其主要性能指标（以160585-1-8为例）：频率稳定度为1.21E-12/1s、2.63E-13/10s、8.28E-14/100s、2.90E-14/1000s、1.95E-14/10000s、9.28E-15/1天、天漂移率8.27E-14、频率准确度-8.67E-12、温度系数-2.84E-14/℃、体积3.7L，重量4.36kg

截至目前，共交付北斗三号、XX-8A和XX-4卫星用星载高精度铷钟正样产品60台，创造经济效益2.40亿元

目前共34台产品在轨飞行，单台产品在轨工作时间最长约4年，产品在轨工作稳定，性能良好