两种方差在铷原子频标长稳测量中的比较分析

人们通常用阿仑方差 (AllanVariance)来表征原子频标的频率稳定度。在国外 ,测量铷原子频标长期频率稳定度时 ,除采用阿仑方差外 ,也通常运用哈达玛方差 (HadamardVariance)进行表征。本文简要介绍了哈达玛方差和阿仑方差 ,以及两种方差在铷原子频标日频率稳定度测试中的具体应用 ,并对测量结果进行了比较分析。     

正弦振动条件下原子钟的频率稳定度分析

振动对原子钟(原子频标)的影响可分为对原子谐振的影响、对伺服环路的影响和对晶体振荡器(晶振)的影响.在振动频率范围内,晶振的输出相位噪声只与晶振的加速度灵敏度、峰值加速度和振动频率有关,与静态相位噪声没有关系,但在振动频率范围之外,晶振的输出相位噪声就是其静态相位噪声. 由原子钟的稳定性传递到输出晶振的频率稳定度公式,就可通过伺服环路把晶振的振动分析融入到原子钟的振动分析之中.利用相位噪声转换为阿仑方差的积分公式,根据留数定理推导出直接计算阿仑方差的解析表达式, 得到增加伺服环路带宽可以有效抑制振动对原子钟频率稳定度影响的结论;分析了通过减振和选择加速度灵敏度较小的晶振这2种方法改善原子钟振动性能的问题.      

100兆赫低噪声倍频器

一、引言无线电工程上离不开各种源。晶振、频率综合器、原子频标就是不同类型的源。随着通信、雷达、卫星、空间技术的飞速发展,对无线电信号极其重要的频率特性一短期频率稳定度(毫秒及秒级频率稳定度)提出了愈来愈高的要求。因而,对短稳比对测试设备的要求则更高了。在通常采用的时域测量方法,即用“误差倍增技术”扩大信号的相位起伏<噪声功率>的“多周期测量法”做成的短稳比对测试设备里,倍频器是关键部件之一。换     

铷原子频率标准的小型化研究

为推动国产铷原子频标技术的深入发展,我们进行了小型铷原子频率标准装置的研制,目的是重点解决铷频标的小型化、长寿命、高稳定度、低相位噪声、低老化率等技术关键。详细介绍了小型铷原子频率标准装置的基本组成和工作原理,并对其重要组成部分(包括微波倍频链、误差放大链及同步检波、物理泵体、高稳压控晶振)在小型化前提下进行的技术指标改进作了深入的分析和说明,最后简要分析了小型铷原子频率标准装置的可靠性和实用性。     

基于Push-Push结构的倍频器在铷原子频标中的应用

铷原子频标是各种原子频标中发展最为活跃的 ,由于其独特的外在及内在的特点 ,使其在商业通信、空间导航等领域得到最为广泛的应用。在铷原子频标中 ,倍频电路是影响整个系统长期稳定性的重要因素之一。简要介绍了Push -Push结构的基本原理 ,并且给出了基于Push -Push结构的倍频器的具体实现电路与仿真结果。仿真实验结果表明 ,该种结构设计对改善电路的相位噪声是有十分有效的。最后分析了影响幅度调制噪声与相位调制噪声的因素 ,对上述电路做了进一步的完善。     

光纤陀螺随机调制的理论分析及实验

偏置稳定性是描述陀螺性能的重要指标,而电路中的交叉干扰是导致陀螺输出漂移的重要原因.采用随机调制的方法能够减小陀螺中交叉干扰产生的输出漂移.采用快速傅立叶变换(FFT)的方法对方波调制和随机调制产生的交叉干扰进行了分析,分析结果表明,采用方波调制时,交叉干扰与方波同频,无法滤除,导致陀螺输出的偏置误差以及陀螺输出对光强的依赖性;而采用随机调制,交叉干扰与方波频率不同,能够滤除,从而减小交叉干扰带来的随机漂移.采用的随机调制为-3π/2,-π/2,π/2,3π/2调制,能够保证陀螺工作点在灵敏度最高的偏置点上,其频谱主要成分为方波基波的偶次谐波,通过陀螺电路中的滤波,能够将其滤掉,消除交叉干扰对陀螺输出带来的干扰.对方波调制和随机调制分别进行了实验,通过实验,证明了该方法的正确性,得到了随机调制能够抑制光纤陀螺中由于交叉干扰产生的输出漂移的结论.     

中国航天科工二院203所

正原子钟里的贵族——蓝宝石主动型氢原子频标BM2101-03应用领域本地守时、导航、深空追踪、计量、光原子频标、光长度标准、精确原子物理测试、高精度测试、射电天文、地球物理、相对论验证、量子力学试验产品特点·性能指标高频率准确度:3E-13频率稳定度:3E-13/s、3E-15/10000s、3E-15/d相位噪声(5MHz):-125dBc/Hz(1 Hz)、-150dBc/Hz(1 kHz)、-150dBc/Hz(10kHz)     

高分辨力原子频标比对装置的研制

高分辨力原子频标比对装置是采用时差法和频率差值倍增技术相结合的方法对待测信号进行频率稳定度的测量。测试结果表明该方案设计的合理性和先进性,其实际测量的附加频率不稳定度指标达到<5.0E-14/1s。     

一种芯片原子钟专用锁相倍频器研究与设计实现

分析了倍频器对芯片原子钟稳定度指标的影响,并以此提出了对倍频器的设计要求。介绍了国内外几种典型的原子钟倍频器,提出了一种基于撞-D调制的芯片原子钟专用锁相倍频器方案,并采用分离器件对该方案进行了验证,实现了与传统铷钟物理系统的闭环锁定,铷原子频标稳定度指标达4.7E-12/s,能满足原子钟的研制需求。基于该方案开展了倍频器芯片的设计和流片,实现了3.4GHz的芯片原子钟专用芯片,与物理系统进行联调锁定后稳定度指标达5.5E-11/s,表明该芯片可满足芯片原子钟的设计要求。     

调相白噪声对频率传递短期稳定度的影响分析

详细分析了调相白噪声对频率稳定度的影响。经过理论分析,得出了频率传递系统信噪比的开方与稳定度成正比,调制信号频率与稳定度成正比。经过分析得到,在一定范围内,提高激光器光功率可以提高频标传递的稳定度;调制频率和传递系统信噪比是影响短期稳定度的两个重要因素;通过增加EDFA的方法不能提高传递系统短期稳定度,反而每增加4到5个EDFA,稳定度下降1个数量级。     

微波幅相接收机的低中频正交优化结构

为解决微波毫米波幅相接收机的频率偏移超过中频带宽的问题,提出了一种低中频正交接收机结合双边带抑载的优化结构.利用频率误差对消的方法,获得了稳定的低中频信号,不包含微波本振源的频率偏移且保持了2路输入信号之间的相位关系.它的2路中频通道不对称,其中一路用一个晶体振荡器产生的正弦波预调制,对消过程用模拟乘法器和正交解调器在第1中频实现.与频率误差跟踪不同,它避免了锁相环引入的寄生调制和复杂性.分析了其性能,包括I/Q幅相不平衡的误差和校正.概述了一个实际的基于此结构的微波接收机,该接收机的特点是电路结构简单、成本低和小型化,性能测试结果和实际应用表明其具有较高的灵敏度和精度.     

扫频绝压校准装置的设计与实现

介绍了扫频绝压校准装置的设计与实现，该校准装置不仅能产生绝压正弦压力信号，还可以产生绝压扫频压力信号，可以在给定频率点对绝压传感器进行幅值灵敏度和相位的测量，也可直接测出绝压传感器在给定频率段的幅频特性曲线和相频特性曲线，校准装置的工作频率范围为（1～5000）Hz，工作压力范围为（1～200）kPa。     

调频波相位噪声测量的探讨

针对铯钟系统提出的调频波相位噪声测试问题,利用HP3048A相位噪声测试系统进行了测试及测试结果的分析,并作了理论推导和实验验证,给出了理论分析和实验结果相一致的结论。最终提出了调频波相位噪声的数学模型及测试途径。     

利用调制域分析仪实现频率稳定性的测量

介绍了时域频率稳定性常用的测量方法 ,并重点介绍了利用调制域分析仪实现时域频率稳定性的测量方法。这种测量方法可以实现时域频率稳定性的无间隔测量 ,消除了原有测量系统 (HP5 390A频稳分析仪 )中由于有间隔取样而对测量结果造成的影响     

脉冲调制对连续波载波单边带相位噪声的影响

论述了脉冲调制载波信号的基本概念 ,通过数学运算 ,从频域、时域分析了脉冲调制对连续波载波相位噪声的影响     

一种基于VB的振动条件下频率调制测试系统

基于Visual Basic编程,设计了机载电子产品在振动条件下的频率调制测试方案。实现了利用工控机自动进行频率调制参数测试的方法。设计了统计直方图数据处理方案,按照正态分布的特性找出了寄生频率调制的标准偏差。实际应用表明,设计的频率调制测试系统人机界面友好,具有易用性,能自动快速地测量多个频率调制参数。     

DMT－1动态调制测试系统的研制

该测试系统是配合半主动寻的制导系统的测试设备。主要用于测量载波随时间变化的调频信号的调制频率、载波频率、最大频偏量和调制信号经调制器后产生的相移等参数，还可对两微波信号混频后的频率进行测量。该系统采用了脉冲计数式鉴频器方案，具有线性鉴频范围大，便于集成化等优点，并解决了小频偏测量和调制器引起调制信号相移的测量。电路设计中采用了高性能低通滤波器设计、高稳定度低织波稳压电源设计、ＰＬＤ器件和良好的屏蔽等多种措施；在数据处理中采用了多点平滑、分频段定标、计算公式细化等多种技术，使测试准确度达到或超过技术要求的指标。该系统具有电路设计合理、测试及数据处理速度快、使用操作简便、自检定标方便、测试准确度高、工作稳定可靠等特点。     

常见波形级数

除了正余弦函数,锯齿波、方波、三角波、梯形波也是电子学中的常见波形.借助数论中的一个公式,给出了常见波形与正余弦函数之间的一个重要关系,把基于正余弦函数的经典傅里叶级数推广为基于电子学常见波形的一般频率级数,简称常见波形级数.这一推广给出了信号与常见波形间的联系,使得用常见波形的叠加表示信号成为可能,在理论上和技术上都具有重要意义.      

利用数字伺服实现被动型氢钟单频锁定

介绍了一种用于被动型氢钟单频调制的数字伺服电路,实现了系统的锁定,测试了中短期稳定度。最后分析了D/A的位数对其稳定度的影响。