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。     

基于预设载波的随机开关频率调制方法

现有的随机开关频率调制方法未考虑载波切换频率与载波频率间的关系,因此会使逆变器输出交流电产生一定的谐波畸变.为了克服这一不足,通过分析载波切换频率对随机载波信号的影响,得出预置载波随机切换时,前后两条载波的相位不匹配是造成逆变器输出电压产生畸变的根本原因,并提出采用随机切换预设载波的方法实现开关频率的随机化.仿真及实验结果表明,随机脉冲宽度调制(PWM,Pulse Width Modulation)方法不但可以有效抑制输出电压的高次谐波而且在波形正弦度方面优于常规随机PWM方法.     

全光纤M-Z干涉仪激光器鉴频系统

研究了不等臂M-Z干涉仪鉴频的基本原理,对采用三角波调制改变干涉仪臂长获得鉴频信号的过程进行了定量分析.在此基础上,仿真计算了线性改变干涉仪臂长和频率漂移对鉴频信号输出的影响,采用LiNbO₃相位调制器取代PZT(Piezo-Electric Transducer)调制方式,设计实现了鉴频实验装置,获得的实验结果与理论和仿真结果吻合.对驱动信号和环境扰动对该方案的影响进行了实验验证和理论分析,与 PZT调制方式相比,无需高精度温控装置,系统工作稳定可靠,信号调制动态范围可以从PZT调制方式下的几十Hz扩大到GHz.同时可以在该方案中采用lock-in确定相位-频率响应度,从而测定激光器的频率波动范围.     

一种具有数字信号处理功能的铯频标方波调频伺服系统

本文介绍一种具有数字信号处理功能的伺服系统,该系统近来已经应用于铯频率标准之中。与以前的伺服系统相比,它采用了一个具有2赫频率调制的模拟锁定系统。新的系统具有多种优点,例如:调制和解调的线性好,信号处理的直流失调小并容易补偿到最佳控制。其他实验室所做的实验表明:输出信号的线性直流漂移可用二阶差分的信号处理方法消除。本文中介绍了采用高阶差分计算处理的伺服系统的实验结果及理论分析。结果表明,它对于改进频率稳定度看来是十分有效的。     

基于FPGA与TDC的GPS-铷钟时间同步系统

描述了一种高精度的GPS-铷钟时间频率同步系统,系统输出标准10MHz频率,同时输出高精度的1PPS同步时间信号,在GPS信号驯服下系统同步精度可达到7.2ns,输出频率准确度优于1E-12。论文阐述了系统的原理,给出了测试数据,结果表明,系统指标满足工程应用要求。     

基于线性调频波的有源对消隐身仿真及分析

有源对消隐身技术由于其适用性广、灵活主动及不破坏目标外形等特点而受到重视。针对其技术要求中的快速反应、延时较短的特点,提出了一种基于线性调频（LFM）波的对消系统方案。该方案对入射波采样后进行相位和频率的调制,然后直接转发,使其匹配滤波输出与原入射波的回波输出进行对消;探讨了有源对消技术的电磁学原理并以理想导电无限长圆柱为散射源,对平面波与柱面波的对消效果进行了仿真验证,得出不同视角、平面波与柱面波的夹角都会对对消效果产生影响的结论,且在两列波夹角为0°时达到最佳;推导了进行相位与频率调制的对消后信号输出公式,并利用MATLAB对其进行了仿真验证,结果表明,对消后输出信号峰值由时延脉宽之比决定,带宽对输出信号主峰的宽窄程度有直接影响。      

低噪声500MHz频率源

本文介绍一种高可靠、长寿命频率源的设计。为了可靠的工作,该装置采用了备用结构型式,并用体波和声表面波谐振器来保证极低的相位噪声和寄生输出。500MHz 和400MHz 多路输出是由25MHz 参考输入或由一个内部100MHz 温度补偿晶体振荡器直接合成而产生的。当使用外部参考时,25MHz 输入滤波器和两个50MHz、100MHz 附加晶体滤波器保证在最后倍频之前将相位噪声本底减小到理论最小值。500MHz 倍频输出信号用两端口SAW 谐振器进行滤波。这些谐振器在50欧匹配系统中,工作的输入功率电平为+15dBm。滤波电路还保证将内外产生的调制边带减小到可以忽略的程度。在离载波大于2MHz 间隔频率上,其单边带相位噪声低于-174dBc/Hz。同样,在所有频率上,寄生信号均低于-110dBc。频率源工作在有电噪声的环境中。良好的有源、无源滤波和封装屏蔽可保证最小的导电和辐射敏感性。对系统的苛刻要求决定采用无单点故障的备用重复结构。提出的封装设想是使组件的内部连接最短,并使两个备用发生器在物理和电气上互不相关。     

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.     

基于FPGA的MBOC中频调制信号的实现

MBOC调制信号是Galileo和GPS系统的互操作导航信号调制方式。在研究MBOC调制信号产生机理的基础上,对MBOC调制信号的特性进行了分析,并在现场可编程门阵列(FPGA)平台上实现了MBOC调制信号,给出了仿真和测试结果。实验表明,该实现方式正确可行,对于新的导航信号结构的研究和新一代接收机的研制具有极其重要的意义。     

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。     

光纤Sagnac温度传感器信号检测技术

利用光纤Sagnac干涉仪的偏振非互易性PNR(Polarization Non-Reciprocity)可以实现对单温度点的高精度测量.传感头周围温度场的变化引起干涉仪光路中两相干光的相位差变化.通过分析温度传感器的测温原理,得到其输出的线性化模型.采用方波调制解调技术实现了对温度传感器光路系统输出的全数字信号检测.设计了以C8051F060混合信号微控制器为核心的全数字信号检测系统,实现其采样信号和调制信号的相位关系保持.16位高精度模/数转换器的电压采样值通过数字滤波及分段函数解算处理,得到测量温度值的数字输出.这种技术具有实现方便,便于数字化处理及时序控制等优点.通过-15~55℃的全温扫描实验得到的实验数据和理论曲线近乎重合,系统输入/输出成很好的线性关系,线性度达到了10-3量级.实验研究表明这种温度传感器可以实现高精度的温度测量.      

亚大地区F2电离层预测方法和CCIR方法的比较

本文将“国际参考电离层”所采用的CCIR频率预测方法和亚大地区F_2电离层预测方法预测的f_0F_2和M(3000)F_2,分别与第21太阳活动周的我国实测数据进行了比较。结果表明,从总体上看,在中国区域内亚大地区F_2电离层预测方法优于CCIR方法。文章建议,在没有更好方法的情况下,未来的“中国参考电离层”可以采用亚大地区F_2电离层预测方法。     

数字闭环光纤陀螺死区非线性机理

死区非线性是数字闭环光纤陀螺的非线性误差之一,抑制死区非线性可以减小数字闭环光纤陀螺的输出噪声和漂移.分析了死区与分辨率和阈值的关系,给出了数字闭环光纤陀螺死区的定义和测量方法.提出调制信号与探测器输出信号之间的电交叉耦合及进入相位调制器的调制误差信号是产生死区的干扰源.给出了干扰信号的频率和相位特征,并分析了干扰信号跟踪、锁定输入信号的过程.将反馈干扰通道的部分积分模型和理想的数字闭环光纤陀螺模型结合,建立了带死区的陀螺模型.基于陀螺模型及相位调制信号与死区的关系,推导出了死区产生的条件及死区造成的陀螺输出偏差.死区影响因素的仿真结果和实验结果验证了陀螺模型和死区产生条件的正确性.      

专用频综б_y(40ms)抽样自检测试的误差分析

我们为某工程研制的专用频率综合器(下文简称频综),除了能同时输出若干负载标准频率信号外。还可以同时输出四千多兆赫、按十几千赫增量步进的信号v_1和二十几兆赫、按数千赫增量步进的信号V_2。为了检验信号V_1和V_2的时域稳定度σ_y(40ms)通常需要具备以下三条件:比待测信号稳定度高的参考源、低噪声比对器,可实现无间隙双采样测试的计算计数器。可惜这三条件在多数场合不能都满足,为此,我们采用了同机自检方案来实现抽样自检测试。本文在导出这种自检测试的计算式后,讨论了原理误差和测试误差,进而确定了测试结果的可信度。     

频率(标准)组合选择器

本文介绍Bendix Field工程公司和应用物理研究所联合为总部设在戈达德空间飞行中心的NASA空间跟踪数据网研制的频率标准组合选择器。频标组合选择器的用途是为备用定时系统提供备用高性能频率源。设计频标组合选择器是为了最限度地利用站内的一组频率标准,其方法是: 1.将频标的频率输出自动地组合成单一的信号输出,其性能为整组频标的平均性能。 2.自动排除整组频标中有故障的部份。 3.自动地使频标组合选择器的输出保持在相对于UTC的时间和频率上而与整组频标的长期性能无关。 4.由于防止了单点故障,所以频标组合选择器本身的单点故障将不影响工作。本文详细讨论频标组合选择器的设计和如何用不同的分系统来实现其功能。频标组合选择器的心藏是以多次混频相位比较系统为基础的数字式锁相环、数字控制的压控晶体振荡器和微处理器。即使各标准工作在不同频率上。即使有意地使压控振荡器的输出频率偏离该组标准的平均频率,数字式锁相环也能将压控晶体振荡器的相位锁在该组标准的平均相位上。这种偏移特性使频率组合选择器能够利用时间常数很长(一星期)的第二个锁相环来调节偏移频率,使定时系统的输出保持在相对于某一合适定时接收机所提供的1ppm协调世界时标准时间和频率上。第二锁相环还使微处理器能够测定各输入标准相对于协调世界时的频率。这就使频标组合选择器能够在某一输入标准有故障时重新调整压控晶体振荡器的偏移频率,使频标组合选择器的输出保持在相对于协调世界时的频率和时间上。本文介绍频标组合选择器中所使用的数字式锁相环的理论和试验性能以及如何具体实现频标组合选择器的原理。还讨论被称为频率(标准)选择的频标组合选择器分系统,这一分系统只在输入标准有故障时,才转换各输入标准之间的备用输出。     

GPS P(Y)码功率增强监测分析

全球定位系统(GPS)的Block IIR-M和Block IIF卫星具备可编程功率输出能力, 可以灵活增强单个信号分量的发射功率。为了系统评估GPS P(Y)码的功率增强能力, 对弹性功率的原理进行了理论分析, 提出了GPS信号功率增强的监测分析方法, 利用国际GNSS监测评估系统(iGMAS)和国际GNSS服务(IGS)监测站数据、高增益天线监测数据、事后精密星历对GPS增强P(Y)码的覆盖性及星座性能、空间信号和用户端性能进行了分析。结果表明:在保持发射总功率和民用信号功率不变的情况下, Block IIF和Block IIR-M卫星的L1 P(Y)码和L2 P(Y)码功率相比正常水平分别增强约6 dB和5 dB;在功率增强信号覆盖区内仅利用19颗增强卫星进行双频单点定位, 位置误差不大于15 m(95%);当可见增强卫星数为6, 增强后的P(Y)码载噪比为55 dB·Hz时, P(Y)码之间的多址干扰引起的等效载噪比下降量为0.4 dB。      

新型数字-频率变换在科氏质量流量计中的应用

对新型全数字式科氏质量流量计频率输出信号采用数字—频率转换D/F(Digital to Frequency Conversion)方法实现.利用晶振和现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Arrays)与数字信号运算处理单元DSP(Digital Signal Processing)配合实现频率量输出,有效避免了传统的模拟式科氏质量流量计的电压—频率V/F(Voltage to Frequency Conversion)转换方法中存在的精度不高、温漂以及电路复杂等问题,而且也消除了由于频率刷新造成的输出频率非整周期对输出结果的影响.实验表明,该数字—频率转换方法具有较高的转换精度,实现了输出频率的整周期刷新,不存在V/F转换电路的温漂等问题.该电路简单,与数字电路实现无缝接口,对于数字系统的频率输出设计具有较高的参考价值.      

铯原子束频率基准 Cs-Ⅲ的研制

铯原子束频率基准是一个重要的研制课题。这里对Cs-Ⅲ基准系统、电路和结构作了简明介绍,着重评定了其准确度和稳定性。目前水平是:对原子时UTC(NIM)进行校准,能在两个月以上的时间内连续提供频率不确定度优于3×10~(-13)的标准频率信号。     

调制函数对被动型氢原子频标频率稳定度影响分析

提高被动型原子频标的频率稳定度是原子频标设计中最重要的目标,文中分别详细推导了正弦波相位(频率)调制、方波相位(频率脉冲)调制、三角波相位(方波频率)调制时对频率稳定度有影响的Bn(m)值的计算公式;在此基础上分别计算为获得最佳频率稳定度时三种调制函数对应的调制指数,并得到正弦波调制时频率稳定度最好的结果,这对原子频标伺服电路的设计提供了理论依据。     

基于方向调制的多目标卫星物理层安全测控技术

在巨型星座中，航天测控系统需对多目标卫星同时进行测控任务。由于无线信号的广播特性，全空域多波束测控系统在可视弧段内存在多个目标卫星和多个非目标卫星，有用信息在传输过程中易被非目标卫星拦截和窃听，测控链路的物理层安全问题亟待解决。考虑在地面站多波束发射机中引入方向调制技术，通过在发射信号中叠加人工噪声，并针对非目标卫星方向未知和已知两种场景分别设计基于正交投影和基于最大化信泄噪比(maximum signal-to-leakage-and-noise ratio, Max-SLNR)的波束成形算法，来有效提升测控系统的物理层安全性能。仿真结果表明，两种算法均能使非目标卫星方向上的接收信号星座图产生畸变，同时在目标卫星方向上保持标准的星座图分布。相较而言，正交投影算法更适用于非目标方向未知场景，达到无差别屏蔽非目标卫星方向截获的效果；而Max-SLNR算法综合考虑了对非目标卫星接收机性能的抑制，能够达到定向屏蔽非目标卫星的效果。