时频测量的新技术——相位重合点检测技术

近年来相位重合点检测技术和周期性信号参数测量各种高精度的方法在国内外得到了广泛应用。对这种新技术的基本原理、所派生的频率、周期、相位差和时间间隔测量方法作了介绍。这些新方法测量精度高,测量频率范围宽,设备构成比较简单,在时频测量领域将获得越来越广泛的应用,可能逐渐取代已有的某些测量技术,并可在其它量测量领域获得推广。     

一种基于单片机时频信号处理的实用方法

一种实用的时间及频率处理方法能够被用于产生精密的时间信号、稳定的相位步跳、频率变化及合成,以及用于精密的时频测量仪器和其它用途中.这种方法是通过改变微计算机机器周期的周期与相位来完成时频信号处理的.它的基础是在微计算机时钟线路中高频时钟信号的脉冲扣除、量化相移及其它锁相及相位处理方法.脉冲扣除和相位延迟可以对不同的应用目的周期性的进行或单步完成,以分别在微计算机的输出处获得频率的变化与合成或相移效果.使用这种方法并在软件控制下,简单的窄频率范围的调整能够在宽频率范围内产生精密的频率及时间信号.在计算机时钟线路中扣脉冲和移相能够改变计算机机器周期的周期与相位.因此在软件的帮助下,计算机输出信号的周期与相位能够被精确地调整.一些频差倍增,相位与时间处理方法、周期扣除方法能在这里采用以获得不同的准确度.使用这种方法,对时间信号处理的准确度能够从几十纳秒到优于1ns.当与其它技术结合时,还可以获得100ps～10ps的准确度.因此该实用技术可以获得广泛的应用.     

一种新颖的时间间隔产生器

准确的时间间隔产生器在时间间隔测量仪器的标定和短时间的定时控制中很重要。在已有设备的基础上，用比较简单的线路，将稳定频率信号的周期转换成所要求的时间间隔信号，满足了这方面测量的要求。     

一种新颖的时间间隔生产器

准确的时间间隔生产器在时间间隔测量仪器的标定和短时间的定时控制中很重要。在已有设备的基础上，用比较简单的线路，将稳定频率信号的周期转换成所需要的时间间隔信号，满足了这方面的测量要求。     

关于超高频率测量技术的研究

我们利用互成倍数的频率信号周期间的相对关系,通过大量的实验证明了针对射频到微波,甚至更高的频率之间,存在大频率差异的情况下,完全可以采用时间处理的方法,基于相对低的频率信号实现比其大105以上的较高频率的频率测量。这种利用时间关系直接比对测频的方法即容易实施,且又有较高的测量精度,是实现超高频率准确测量的一种重要的新方法。     

信号中直流分量对相位测量的影响

数字式超低频相位计通常采用过零触发检相原理。无论是应用相位——频率变换电路、相位——电压变换电路、或者是计算时间间隔的电路,归根到底都是通过检测正弦信号的周期 T 以及移相信号对参考信号的相位滞后时间 t,从而换算出被测相位差θ=     

基于相位重合点检测技术的频标比对系统

相位重合点检测是一种高准确度测量周期性信号参数的技术,已实际应用于高准确度频率计中。介绍了相位重合点检测技术的原理及其在频标比对系统中的应用。实际工作情况证明,采用相位重合点检测技术的频标比对系统,具有电路简单,可靠性高的优点,测量分辨力达到了100 ps量级。     

针对长度变化测量的相位差方法

线性相位比对的方法广泛地被用于频率标准的准确度和长期指标的比对中,这种方法在有条件的情况下也用于频标短期频率稳定度的测量。根据时间（相位）-空间的关系,这种方法还可用于高分辨力的长度及其变化量的测量。对长度变化测量的相位差方法的准确度及分辨力进行了探讨。     

基于北斗卫星系统的频率标准源的设计与实现CSCD

在对北斗二代导航定位接收机输出的1PPS信号进行测试、分析、研究的基础上,采用数字滤波器滤波和电压的积分控制相结合的方法,滤除信号传输过程中的干扰,使其输出相对平稳的1PPS信号来驯服铷原子频标。研究北斗接收机驯服铷钟原子频标的模型,采用精密时间间隔测量、高精度数字比相、计算机自动控制等多种先进技术,完成对铷原子频标的跟踪控制,实现与星载铷钟同等精度的时频信号输出。研制了一套北斗接收机驯服铷原子频率标准源,该频率标准携带方便,性价比高,既可以为时统、通讯系统提供现场计量技术保障,又可以实现对原子频率标准的远程校准、核查。     

基于修正差分进化算法确定周期内多载波微放电等效功率

微放电是空间微波部件设计所必须考虑的失效效应之一,随着空间宽带多载波模式的广泛采用,多载波条件下微波部件微放电问题引起广泛关注。针对周期内多载波微放电等效功率计算所采用传统经验公式的不足,提出了一种基于修正差分进化算法的确定周期内多载波微放电等效功率的全局优化方法。该方法通过对多载波合成信号功率特性进行分析,推导获得了 20个电子渡越时间内信号能量的表达式,采用二次插值法进行局部搜索,采用修正差分进化算法进行全局优化,从而高效、准确获得全局最优解。以幅度相等、频率间隔相等的多载波信号为例,进行了等效功率的确定,与经验公式的预测结果相当,验证了所提出方法的有效性;同时,对幅度不同、频率间隔不等的多载波信号进行了处理,获得了能够指导微波部件微放电设计的最坏状态及其等效功率。所提出方法不仅适用于幅度不同、频率间隔不等的多载波信号情况,并且能够提供微放电最坏状态时的相位分布,为多载波微放电实验验证提供相位输入。所提出方法相比传统的基于经验公式的方法具有明显优势,为空间宽带多载波工作微波部件微放电设计提供有效依据,在卫星转发器多载波微放电分析及设计中具有价值。     

一种基于时间梳技术的高频正弦信号相位差测量方法

本文研究了一种基于时间梳原理的高频正弦信号相位差测量方法,给出了时间梳原理的数学模型,并详细分析了其特点,并将此原理首次应用于高频信号的数据采集中,可以用低频和被测信号构建一种高频等效采样技术,可以在不满足乃奎斯特采样定理下,对被测两路正弦信号进行同步采样,避免了高频信号采样的高采样率,结合多重互相关技术,实现了对高频正弦信号的相位差的高精度测量,实验结果表明本文算法对高频信号对高频正弦信号的相位差测量具有很高的测量精度,尤其在低信噪比下也有较高的测量精度,具有较高的工程实用价值。     

基于双混频时域差分技术的光纤频率传输研究

设计了一个采用双混频时域差分技术的高分辨率的时延抖动检测系统,测试结果表明,其分辨率为20fs,准确度优于0.2ps。在20km光纤频率传输中进行了主动光学相位补偿实验测试,获得了链路时延抖动峰峰值小于1ps、均方值小于0.13ps、相位噪声抑制比大于500的实验结果。     

电离层虚高的高精度测量与分析

为了提高电离层虚高测量精度,介绍了利用电离层回波相位实现高精度虚高测量的方法,并以CADI(Canadian Advanced Digital Ionosonde)电离层数字测高仪为研究平台,进行组合脉冲控制和回波相位测量分析,开展了一系列虚高测量实验,并与传统的利用回波时间延迟的虚高测量方法进行了分析比较.实验结果表明,基于回波相位的测量分析方法与回波时延测量分析方法相比,其虚高测量精度高一个量级以上,这对精确反演电离层峰下电子浓度剖面及研究电离层精细结构具有重要意义.      

Carrier-Doppler-based real-time two way satellite frequency transfer and its application in BeiDou system

Two-way satellite time and frequency transfer (TWSTFT) method is valuable for precise time and frequency transfer. The frequency could be directly transferred by utilizing two-way carrier Doppler measurement. This method requires each station observing both its own and associated station’s transponder signals transferred by satellite. In BeiDou system (BDS), the reference station and the field station construct a two-way link via a GEO satellite, and the field station sends pseudorange and carrier phase information to the reference station by transmission signal, in order to achieve real time TWSTFT. This paper analyzes the theory of carrier Doppler based TWSTFT (called CD-TWSTFT), and validates it by using on line data of BDS. The results demonstrated that the performance of CD TWSTFT is much better than code based TWSTFT in short-term frequency transfer and almost same at long-term frequency transfer.     

脉冲红外相位线性调频Z变换

为了解决脉冲相位法(PPT,Pulse Phase Thermography)在处理红外检测数据时频率分辨率不够的问题,提出了一种新型的频域变换方法.利用快速傅里叶变换(FFT,Fast Fourier Transform)选择出包含特征频率的窄频带,对其进行线性调频Z变换(CZT,Chirp Z Transform),得到细化的频率结构.并将逐点像素分析后的结果重构出清晰的幅值和相位图像序列.在不增加采样时间的前提下获得了比PPT更高的频率分辨率.通过对铝制材料试件检测信号的对比分析,结果表明该算法可以对选频带进行有效细化,得到更精确的特征频率,有效降低了频谱泄露造成的误差.      

双混频时差系统时间间隔分辨力校准方法研究

提出了双混频时差系统时间问隔分辨力的两种校准方法——频偏法和时差拟合法。给出了校准方法的理论推导,两种方法均基于时间差的测量,通过不同的数据处理方法可得到准确度较高的时间间隔分辨力。实验表明,该方法能够准确测量双混频时差系统的时间间隔,验证了方法的有效可行。