频率稳定度时域测量带宽的若干问题

讨论了频率稳定度时域测量带宽如何选择的问题。事实上,阿仑方差对白相和闪相噪声是发散的。其测量结果与系统的高截止频率有关。概括地介绍这类问题,并提出了一些测量中值得考虑的看法。     

由多项幂律噪声引起的阿仑方差测量的不精确性

国际上已公认并普遍采用频率相对起伏的阿仑(Allan)方差作为信号产生器频率稳定度的时域表征。而对阿仑方差的实际测量都是有限的测量。有限次(m次)测量的阿仑方差估值及其平方根的相对不精确性,不仅和m有关,而且和燥声性质有关。本文讨论了由多项幂津噪声引起的阿仑方差测量的不精确性。推演并给出的最终结果的数学表达式,已经通过实际测量得以验证。在推演过程中还发现,由调频闪变噪声项对应的K_(-1)理论值为0.751,不同于文献中的1.19。     

八毫米波段体效应管振荡源噪声特性测试方法的研究

本文介绍了测量微波振荡源近载频的频谱特性的各种方法。从频域方面着重叙述了微波振荡源的调频噪声、调幅噪声、谱线宽度的测量原理,测量方法,测量结果和各种注意事项。在时域方面介绍了微波振荡源的频率短期稳定度、长期稳定度、开机特性和温度特性等测量的原理和测量结果。得出的频域和时域的结果基本吻合。同时指出测调频噪声是评价微波振荡源的频谱特性最有效的手段。首次开展了八毫米波段国产体效应管振荡源的频谱特性和噪声参数的测试工作。     

利用滤波技术和有效值电压表进行频率稳定度的时域测量

传统的频率稳定度的时域测量都是用计数式频率计采集数据,然后用统计方法处理的。本文介绍利用滤波技术和有效值电压表进行频率稳定度的时域测量技术。这种测试技术具有测试设备简单、测试方法简便,既能给出阿仑方差、滤波方差,又能给出相位噪声谱密度的优点。目前国内外正在推广这种测试短期频率稳定度的方法。     

利用小波方差进行原子钟频率稳定度的估计

离散小波变换可以在不同尺度上分解时间序列,而不同尺度的波动性可用小波方差来表征。从小波方差的定义入手,系统地归纳了基于极大重叠离散小波变换（MODWT）的小波方差估计方法,及其等效自由度（EDF）的实用计算方法。最后利用一个实测算例进行计算分析,并与相应的重叠阿伦方差、重叠哈达玛方差进行比较,通过实验分析可以看出小波方差可有效消除原子钟信号非线性和非平稳性的影响,通过选择适当的小波基函数,如D4、D6小波,其方差可以像哈达玛方差一样,减少调频闪变噪声和调频随机游走噪声的泄露,适用于原子钟频率稳定度的表征。     

脉冲功率放大链相位噪声测试系统

首先讨论了脉冲调制波频率稳定度的表征方法，引入脉间方差的时域表征、相位噪声谱的频域表征的方法。而后介绍了电桥法测量相位噪声的基本原理，并在此基础上建立了一套２～１８ＧＨｚ的脉冲功率放大链相位噪声测试系统。采用电调移相器对系统进行动态标定。测试结果表明，该系统具有很低的噪声底部，可满足绝大部分测试需要。     

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。     

间歇时间对双采样方差估值的影响

本文给出了在两次测量之间存在间歇时间的情况下,对双采样方差取平均的表达式以及对其估值的不确定性的表达式。详细说明了在有限测量次数的情况下,间歇时间对频率稳定度时域测量精度的影响。指出了区别白噪声和闪变噪声的可能性。     

相位噪声自动频域测量系统及其不确定度估计

本文介绍中国计量科学研究院(NIM)在相位噪声频域测量方面的最新进展,叙述了系统的性能,详细讨论了测量不确定度,指出系统的噪声本底小于-170dBc/Hz.总测量不确定度可达±2dB.并给出若干测量实例.     

宽带LFM信号的线性度测量

介绍了一种采用微波延迟线鉴相的方法对宽带LFM信号的线性度进行测量的装置。在该装置中,使用光纤、电缆实现微波延时,在小波变换的基础上采用相位建模以提高瞬时频率的测频准确度,根据线性调频信号的调频形式建立数学模型,得出了线性度的数学表达式。     

一种针对氢原子频标长稳测量的修正阿伦方差算法研究

频率稳定度是氢原子频标内部噪声随机起伏程度的定量描述。文章阐述了阿伦方差作为频率稳定度时域表征的原因,分析了频率漂移对氢原子频标长期稳定度测量的影响,针对此问题,介绍了一种修正的阿伦方差算法。基于最小二乘法估计频率漂移率,定量反映输出频率的漂移规律,并在阿伦方差理论公式的基础上扣除频率漂移引入的系统差。以守时实验室实测时差数据对修正算法进行验证,分析结果表明,修正算法能有效地扣除频率漂移的影响,可应用于氢原子频标的长期稳定度测量中。     

首次从理论上阐明石英谐振器在室温、低温下1/f噪声和Q值的关系

石英晶体振荡器的极限稳定度是由时域噪声本底相对应的石英谐振器频率噪声决定的。只有减小电子噪声的起伏,才能测量谐振器本身的谐振频率起伏。使用π型传输网络和相位平衡电桥,能够将激励源的相位起伏抑制50-60dB。此测量系统曾在室温下测量了大量的成对谐振器,发现1/f 频率噪声电平和 Q 值之间的相互关系遵循1/Q~4规律。为了将谐振器频率起伏的测量扩展到极低温,研究了一种能测不同谐振器对的新测量系统。因此,在4K 和1K 温度下测得了1/f 频率噪声,并观察到随着 Q 值的增加而噪声大大减小。现在有一种理论能解释1/Q~4规律。这就是根据声波衰减和速度变化引起的三声子相互作用过程来解释。声波衰减和速度变化这两种现象均可用热声子的张弛时间来加以说明。     

频率源的短期频率稳定度及相位噪声测量

叙述了频率源的重要特性—频率稳定度及相位噪声的表征和测量；比较了各种测量方法的优缺点；分析了测量中存在的问题，影响测量结果的因素及其引入的误差；给出了避免这些影响和修正误差的方法；最后介绍了国内外频率稳定度和相位噪声测量的最新进展。     

频率稳定度测量方法的对比分析

作为衡量频率标准工作性能的重要指标,频率稳定度对评估产品的稳定性和可靠性起到重要作用。利用传统的阿仑方差测量频标的长期稳定度时,通常需要很长的时间,测量周期较长。本文首先研究了阿仑总方差、Thêo1和ThêoH几种相比阿仑方差可缩短测量周期的频率稳定度时域分析方法,然后基于一组实测的铷钟时间偏差数据,对这几种方差进行了对比和分析。     

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。     

网络分析仪时域测量技术综述

矢量网络分析仪直接测量两端口网络的微波特性，是射频微波测量领域中应用最广泛的仪器之一。网络分析仪时域技术在故障点定位、多路径消除、不连续性测试等应用中有着非常重要的意义，但是如何合理选取时域模式和设置参数是困扰工程研究人员的难点。本文对网络分析仪时域测量模式、离散数据取样、频率截断、窗函数、归一化等时域测量理论进行详细介绍，给出了时域测量范围和分辨力的计算方法，并以开路器的时域响应为例，说明了时域测量相关参数的设置依据。     

基于中国深空站的木星探测器开环测量试验

中国深空网的建立用以支持我国正在实施的探月工程及后续火星、小行星、木星等探测任务。为验证中国深空网的跟踪测量能力,并获取行星无线电测量数据,基于中国深空站开展了对木星在轨探测器"朱诺号"(Juno)的跟踪测量试验与数据处理分析。在分析各种观测约束条件的基础上,首次实现了中国深空站在地—木距离上的深空探测器开环跟踪测量,通过VLBI数据采集记录终端原始探测器信号,经信号处理提取"朱诺号"探测器的主载波频率。采用傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)、线性调频Z变化及信号本地重构相关的联合信号处理方法,"朱诺号"探测器主载波频率提取噪声水平在10μHz水平,有效验证了深空开环测量技术,为后续我国深空探测任务积累了有益经验。     

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。     

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。     

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