建设我国独立自主时间频率系统的思考

分析了物理量测量中时间频率量的特点 ,主要有 :时间的流逝性 ,时间频率具有最高的测量精密度与准确度 ,时间和频率既密切相关又有区别 ,其计量标准可通过电磁波发播 ,其基准是自然基准 ,其测量精确度与测量时间有关。作者阐述了这些特点对计量技术及建设时间频率系统的影响 ,论述了建设我国独立自主的时间频率系统的必要性及其基本框架 ,从基准、实时、授时、时间频率设备的研制、生产和队伍建设等方面提出了建设的具体设想。     

国内外频率标准发展现状

时间频率在国家经济建设、科学研究、国家安全具有十分重要的意义。本文介绍了国内外高稳晶振、铷原子频率标准、守时型氢原子频率标准和铯原子频率标准、微型相干布局囚禁原子钟、低温蓝宝石微波源和超稳激光微波源以及铯原子喷泉钟的国内外发展情况、技术指标等。铷原子频率标准打破国外垄断，为北斗导航系统提供高精度的时间基准，守时型氢原子频率标准和铯原子频率标准已实现工程化，但日频率稳定度和日频率漂移率指标有待进一步提高，铯喷泉基准方面已接近国际先进水平，新型原子频标发展方兴未艾。     

频率标准在中国的发展

简单介绍了原子钟研究在中国的发展历史,着重叙述了近年来所取得的成就。包括在中国计量院开发与保存的国家时间频率基准:铯原子束基准和冷原子喷泉基准,后者的频率准确度达到了3.10-15。叙述了氢原子钟,包括主动激射器频标和被动型氢钟两种类型的研究工作进展;说明了光抽运铷原子钟的研制与生产情况以及性能指标。强调了中国光抽运铯原子束频标经过长期连续工作所取得的优秀成果。简述了中国在微波与光频离子储存原子钟以及在光频测量和光钟上所取得的进展。     

NIM4#铯冷原子喷泉钟新一代时间频率基准

回顾了NIM4 #钟实现 5 μK冷原子云 ,74cm原子喷泉和 0 95Hz线宽Ramsey跃迁实验 ,报道了 9 19GHz微波锁定到铯原子秒定义跃迁 ,频率稳定性达到 (5 - 7)× 10 -15(15 0 0 0s)。目前我们正在进行不确定度评估 ,可望不确定度进入 10 -15量级 ,建立我国新一代时间频率基准装置。     

飞秒光学频率梳在计量领域的应用

飞秒光学频率梳是超快激光光学领域的重要研究方向，通过将锁模激光器重复频率（f_r）及载波包络相移频率（f_o）锁定至微波频率基准，在时域上呈现出飞秒量级的周期性超短脉冲序列，在频域上呈现出一系列离散等间隔排列的纵模分量，广泛应用于时间频率传递，空间尺度测量和精密光谱测量等诸多计量科学研究领域。根据飞秒光频梳的基本原理，着重介绍了其在计量领域的应用研究，分析了在计量领域的重要作用及研究的重要意义。     

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。     

短期频率稳定度自动测量装置

本文介绍了授率稳定度的表征,研制的一台频率短期稳定度测量装置和一个测时精度为0.1ns的时间间隔计数器,它可实现短稳时域阿伦方差无间隙采样。通过IEEE—488接口总线实现了对频综的多点连续和对振荡器的跟踪自动测量。本装置频率稳定度测量范围为0.2～500MHz,(并可扩展到10GHZ)。自校准σ_y(τ)=5E一6/τ.S_φ(0.1Hz)=-135dB/Hz,S_φ(1Hz)=—138dB/Hz,S_φ(10Hz)=-140dB/Hz,S_φ(100Hz)=-150dB/Hz。本装置经多次实测实验,性能可靠,测量数据可信。     

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.      

前言

随着频率控制器件、高精密频率源的迅速发展和时间频率测量技术在航天工程、雷达、导航、通讯、深空探测、射电天文、精密守时、精密测绘、长基线平涉仪、电波传播现象的研究等方面的广泛应用,以及由于时间、频率基准的准确度是所有计量基准中最高的,其他基准如长度、电压、低温均可借助时间频率基准来提高他们的准确度,因此,频率控制器件和时间频率基准已成为国内外广泛研究的重要课题。美国出版的“频率控制年会”论文集比较集中地介绍了最近取得的有关时间频率的一些     

时间与频率计测技术新动向

本文概括介绍了小型军工及商用原子频标性能、超导腔稳定振荡器(SCSO)、201汞离子贮存式频标和双光子光频标技术的发展状况,高质量低噪声VHF晶振、现代光纤参考频率传递系统新进展,以及用双频GPS接收机进行电离层传播时延变化修正、动态瞬变频率和时间间隔分析等技术的新动向。上述计测技术对有关型号任务、计量研究有一定的参考价值。     

前言

随着频率控制器件、高精度频率源的迅速发展和时间频率测量技术在航天工程、雷达、导航、通讯、深空探测、射电天文、精密守时、精密测绘、长基线干涉仪、电波传播现象的研究等方面的广泛应用,以及由于时间、频率基准的准确度是所有计量基准中最高的,其他基准如长度、电压、低温均可借助时间频率基准来提高他们的准确度,因此,频率控制器件和时间、频率标准已成为国内外广泛研究的重要课题。美国出版的《频率控制年会》论文集比较集中地介绍了最近取得的有关时间频率的一些新理论、新技术、新工艺和新产品。     

用伺服控制系统改善无源原子频率标准的振动性能

把尺寸小、予热快和功耗低的铷气泡频率标准用作现时和近期战术频率标准看来是最好的选择,但它在振动环境下的性能尚有待改进。在铷频率标准中可以观察到振动引起的频率不稳定现象。本文要说明的是把压控晶体振荡器(VCXO)的频率紧密地伺服控制在原子谐振基准频率上的方法,来改善铷频率标准的振动性能。对有关机械化的技术问题作了简短的讨论,给出了伺服系统带宽约为100Hz的铷频率标准的实测相位谱密度     

频率修正法精确控制计算机时间

详细介绍了计算机的计时原理,并提出以外部时间基准作参考,通过修正计算机BIOS计时中断周期的方法,达到修正系统时钟频率的目的,从而实现对计算机时间的精确控制。文中还对该方法的软件设计与实现进行了详细说明,并列举出实际测试结果,验证了该方法的合理性与有效性,表明该方法是目前利用软件进行计算机时间校准的最佳方案。     

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。     

用于ZEEMAN频率测量的数字合成器

ZEEMAN频率是氢脉泽时间频率标准的一个重要工作参数,为此上海天文台研制了一种专用的数字频率合成器,用来测量ZEEMAN频率。描述了该数字频率合成器的工作原理、设计方法和应用结果,该数字合成器,就配备在上海天文台新研制成功的氢脉泽标准而言,以其性能与价格而论,证明是成功的。     

中国Ku频段直播卫星轨道和频率资源利用方案探讨(上)

1　中国分配到卫星广播业务的轨道和频率资源□□国际电信联盟(ITU)于2000年5月8日～6月2日,在土耳其伊斯坦布尔举行了2000年世界无线电通信大会(WRC-2000)。会上对卫星广播业务(BSS)的轨道和频率资源进行了重新规划。在此规划中,中国分配到一定数量的轨道和频率资源1.1　分配到的轨道位置和频率资源(1)轨道位置4个,即62°E、92.2°E、122°E、134°E;(2)卫星发射波束8个,每个轨道位置2个;(3)卫星接收波束9个,其中122°E轨道位置3个,其余每个轨道位置2个;(4)卫星发射频道96个,每个发射波束12个频道;(5)卫星接收频道96个,122°E轨道位…     

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     

《无线电规则》中关于深空研究的有关规定

□□深空(deepspace)的基本含义是相对于近空(nearspace)而言的,通常“深空”是指月球和月球以外的宇宙空间。根据探测的不同对象和区域,深空探测可分为日地空间探测、月球探测和行星探测。其中,月球探测是初期深空探测的重点。1深空的定义目前国际宇航界对深空的概念仍时有争论,国际电信联盟(ITU)作为国际无线电管理方面的权威机构,在其核心管理文件《无线电规则》中明确规定了深空的定义(第1.177款)。所谓深空,是指与地球的距离大于或等于2×106km的空间。ITU这样做的目的是为了规范无线电频率的使用,确保无线电频率资源合理而有序地得…     

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。