Acta Physica Sinica
Reception of Loran-C signals based on Rydberg atoms
Yipeng XIE, Mingwei Lei, SHI Meng
Abstract
Loran-C系统凭借其低频信号在抗干扰和穿透能力方面的优势,可作为全球卫星导航系统GNSS( Global Navigation Satellite System)的有效备份,然而,传统Loran-C接收机存在灵敏度低、体积庞大等固有缺陷。本文提出一种基于里德堡原子传感器的Loran-C信号接收机,利用参比电极将Loran-C低频电场耦合至内置平行电极板的原子气室中,并使用直流电场辅助优化,通过电磁感应透明EIT( ElectromagneticallyInduced Transparency)效应结合斯塔克频移效应,实现对电场强度与相位信息的直接高灵敏度测量。研究构建了基于FPGA的硬件采集与MATLAB的信号处理平台,成功实现了天地波识别、时间差提取与定位解算和授时解码,实验验证了该里德堡原子Loran-C接收机的定位以及授时功能。研究表明,里德堡原子传感器有望显著提升Loran-C信号的低频探测灵敏度与动态范围,为发展下一代高可靠、高性能的导航授时系统开辟了量子传感技术的新途径。