原子钟频率稳定度测试中的噪声处理

原子钟的测量噪声会被引入到频率稳定度评估过程,尤其是对中短期频率稳定度的影响更大。重叠Allan方差可以克服调频闪变噪声和调频随机游走噪声随时间变化出现的非平稳问题,但由于受到测量噪声的影响,评估结果仍会出现误差。为此,本文通过对原子钟的数学模型和噪声特性进行分析,提出了原子钟频率稳定度评估的加窗平滑噪声处理方法,通过对时差观测序列合理的加窗设计和平滑处理,抑制测量噪声对评估结果的影响。实验结果表明,利用铷钟观测序列的100点平滑可以有效地提高短期频率稳定度结果（100~1 000）s的可信度。     

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.      

微处理机在相位噪声测量中的应用

信号源相位噪声的测量是一种重要的精密电信号的测量,它分为时域测量和频域测量两大类。某些毫秒级以上的频率变化,只有时域测量才能实现。可以用通用数字频率计和单板微机相结合的办法,构成时域相位噪声测量仪,以满足雷达、通讯和航天技术对信号源的频率稳定度的严格要求。为此,提出探讨这种测量仪的组成方案、测量原理及其误差等问题。     

无间隙采样计数器及频率稳定度测量

为了实现时域阿伦方差的无间隙采样,我们设计了一种新型的计数器,在此基础上研制了频率稳定度测试装置,并实现了利用最大熵谱谱估计法对近载频相位噪声性能进行测量,取得了令人满意的结果。     

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。     

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。     

频率稳定度测量系统的参考频率源

近年来,无线电通讯、雷达技术、空间技术、计测技术等对其频率源的短期频率稳定度的要求越来越高。频率源的短稳指标甚至成为一些工程系统的主要误差源.随着频率源短期频率稳定度性能的迅速提高,建立适应各种频率短稳指标测试用的测量系统,业已提到日程上来。在有源法短稳测试系统中,参考源的低噪声特性在测试系统中起着决定性的作用.本文就有源频率稳定度测试系统对参考源的一般要求和选择方法以及如何充分利用所选用的参考源等进行了讨论,并对两个所选用的参考源系统的性能指标做了简单介绍.     

DDS激励PLL的X波段频率合成器设计

提出了DDS激励PLL的X波段频率合成器的设计方案,给出了主要的硬件选择及具体电路设计,并且对该频率合成器的相位噪声以及捕获时间进行了深人分析。实验和测量结果表明,该频率合成器具有带宽宽、输出相位噪声低、频率分辨力高等优点。     

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。     

用DDS芯片AD9852设计高精度非标准频率源

DDS技术具有输出相对带宽宽、频率转换时间短、频率分辨力高且输出相位连续,可产生宽带正交信号,易集成等优点,在通信、雷达、遥控、遥测、电子对抗、电子扩频以及现代化的仪器仪表等许多电子领域显示出广泛的应用前景。介绍了DDS芯片AD9852的工作原理、性能和在频率测量领域中利用AD9852设计出高稳定度的非标准频率源,其频率稳定度可以达到10-10~10-11/s。     

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GPS进行时间传递与频率比对

全面介绍了ＢＩＲＭＭ从１９８６～１９９２年间从事利用时间ＧＰＳ进行时间传递与频率比对技术研究方面的情况，包括所建立的ＣＰＳ定时校频系统、单站定时、ＳＡ对定时精度的影响、ＧＰＳ定时信号噪声模型、卡尔曼滤波、电离层时延估算、ＧＰＳ共视试验、ＣＰＳ校频、接收系统差测量等。     

振动状态下频率源特性测试技术研究

阐述了频率稳定性时频域表征的理论和测试方法,以及在振动条件下测量频率稳定性的意义,详细介绍了测量系统的组建方案及工作原理.最后提供了部分测试数据及测试曲线,并对测试系统的经济效益和社会效益进行了简单分析.该测试系统具有噪底低,体积小,便于携带,操作简便等特点,其综合技术指标达到国内领先水平,不仅适用于振动状态下的频率源特性测试,而且完全可以作为通用测试系统用于实验室、工厂等.     

脉冲雷达频率稳定度的测试方法

雷达发射机频率稳定度严重地限制雷达改善因子和可见度。现在连续波频率稳定度测量技术已达很高水平,但现代雷达多半采用脉冲调制体制,射频脉冲序列稳定度是一个新问题。本文给出测试系统原理图、脉间频率和相位稳定度测量方法以及时域、频域测量结果。     

照射雷达发射信号特性的测试

现代照射雷达对其发射信号特性(主要为相位噪声、调幅噪声和调制特性等)提出极其严苛的要求。介绍问题提出的背景,概述国外发展情况指标要求,提出几种典型的测试方案,介绍一个实际测试系统研制概况和水平。这种测试技术同样适用于全主动寻的系统雷达导引头信号源特性的测试。     

基于频偏校正的频率估计算法误差分析

介绍了基于频偏校正的频率估计算法原理,给出了算法在高斯白噪声背景下进行复正弦信号频率估计的标准差计算公式.在采样点数为N的情况下,对m的取值进行优化,得到当m取最接近N/3的整数时,算法的标准差达到最小值.Monte Carlo仿真试验结果表明:m取最接近N/3的整数时,频偏校正算法的标准差小于比值法(加汉宁窗)和相位差法,且在偏离FFT(Fast Fourier Transforms)离散谱线的频率变化范围内比较平缓.当信噪比较大时,优化取值后的算法标准差比m取最接近N/2的整数时小,且更加逼近克拉美-劳下限.     

全相参捷变雷达频率合成器

较详细地介绍了航空航天部二院二○三所研制的10cm全相参捷变雷达频率合成器的设计方案。对设计中主要考虑的降低相位噪声,提高频率捷变速度,电磁兼容等问题进行了分析讨论。介绍对频综的频率捷变速度的测量方法。     

一个新的频率源短期稳定度的表征式—沃尔什正弦方差

通过村频率源稳定度的时域测量来进行极低频频谱分析是一种有效的方法。哈达玛方差的传递函数由于具有选频特性,被人们用来进行频率源相对频率噪声谱S_y(f)的分析。本文从最佳“频窗”传递函数出发,结合微型计算机控制的计算计数器的特点,利用沃尔什函数的性质,经理论推导,获得了一个频率源稳定度的新表征式——沃尔什正弦方差。理论分析与计算机验证结果表明,该式充分发挥了微型计算机优良的数值计算和系统控制功能,能灵活而方便地获得频率源短期稳定度的各种表征量。特别是在用于S_y(f)测试时。它基本克服了哈达玛方差传递函数的谐波及其旁瓣所带来的误差,并通过测试数据的复用,使得此时测试时间大为缩短。文中给出了沃尔什正弦方差和阿仑方差与啥达玛方差的关系,指出沃尔什正弦方差在表征频率源短期稳定度方面有其内在含义。     

光纤陀螺惯性测量单元数据频混误差仿真分析

导航计算机对光纤陀螺（FOG）测量数据的异步重采样将引起数据的频谱混叠误差。基于FOG信号检测特点,以FOG闭环输出数据更新率、惯性测量单元（IMU）异步通信定时脉冲频率为参量,以载体的正弦干扰频率为变量,以导航计算机接收信号直流（DC）分量的幅值误差抑制为目标,建立了仿真模型。分析了现有内插抽取方案和滑动滤波方案的数据频混误差及延时特性。提出了类盲发变滑窗长度方案,抑制了频混误差响应谱对滑窗长度的敏感性。仿真结果表明,相比滑窗长度偏离最优值4%的滑动滤波方案,变滑窗长度方案的误差最大值从0.056 85降至0.009 737,能更好地适应定时脉冲信号频率抖动或切换的工程应用需求。