铷原子频标是应用最广泛的一种传统微波频标,其发展方向为追求更低的功耗、更小的体积以及更高的稳定度。现有的商业铷钟仍然存在功耗、体积较大等缺点,所以文章以降低功耗、减小体积为研究目的,针对铷原子频标的光源和射频链部分展开研究。针对光源部分,文中介绍了利用激光器替代光谱灯作抽运光源的优点,研制了一种基于垂直腔面发射激光器(VCSEL)进行铷原子抽运的相关控制电路,具体包括恒流源、温控电路以及激光频率的反馈控制的研制工作,电流波动和控温精度均满足设计要求,并且初步实现将激光频率锁定到铷原子D1线上。该方案与采用光谱灯作抽运光源相比,在体积、功耗方面均有所优化。针对射频链部分,文中介绍了一种利用锁相环产生相位非连续且带调制的微波探寻信号的方案。利用单片机对时序进行合理控制,有效屏蔽调制信号频率在跳变时引入的噪声,另外对微波功率进行温度补偿控制,并测得整机闭环的稳定度约为1.2×10-11/(?)(1s≤τ≤100s),该指标与原方案测得的指标相比并未发生恶化,满足小型商业铷钟的指标需求。另外该方案所用功耗仅为原方案的一半,而且产生的微波信号的功率可调范围大,调节精度高。文中提出的改进方案能够有效地降低结构的复杂程度,减小体积,并且减小功耗,为铷钟的集成化、小型化发展提供基础。