原子频率标准是目前最为精准的计时仪器,除了卫星导航、电子网络、通讯同步都离不开精确计时以外,当今民用手机、电子邮件、车载GPS等都需要原子频率标准精确的计时系统。被动型铷原子频率标准以其体积小、重量轻、结构简单、可靠性高等优势逐步走向商业化,是现阶段各国原子频率标准研究的一个热点。本文从被动型铷原子频标工作的基本原理出发,给出了被动型铷原子频标的整体结构方框图,具体分析了其伺服环路的工作过程,并提出了伺服环路主要工作器件的设计方案,通过伺服环路实现了对被动型铷原子频标输出频率的锁定,最后提出了改进伺服环路的相关措施,以提高被动型铷原子频标的频率稳定度、频率复现度、温度系数等性能指标。本文研究的主要内容如下:一是研究了被动型铷原子频标量子系统的工作原理,包括量子跃迁原理、共振吸收谱线、光抽运、光检测原理的研究,主要研究了伺服环路的工作原理,包括调制原理、环路原理、控制原理的研究,其中分析了伺服环路的瞬变过程以及噪声与干扰对伺服环路造成的影响。二是研究了伺服环路的各个组成部分的工作原理,并提出了主要工作器件的设计方案,包括信号发生器、选频放大器、鉴相器、直流放大器、压控晶体振荡器、倍频器及频率综合器,频率调制器,并且分析了其工作过程与仿真结果。在实际电路中,测量了相应的波形和参数,并对测量结果作了必要的分析。三是结合伺服环路的工作原理,提出了被动型铷原子频标伺服环路的改进措施,包括控制方式的改进、鉴相方式的改进、调制方式的改进,并给出了相应的电路方框图。在此基础上,对被动型铷原子频标的发展状况作出了展望及相关设想。