一种微波测频系统的设计

提出了一种基于射频PLL频率合成器的微波连续波测频方法。利用射频PLL频率合成器ADF4113,实现了对2 cm微波连续波进行快速、准确地测频,并给出了其系统框图。     

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。     

100兆赫低噪声压控晶振

随着时间和频率测量技术的发展以及测速、导航等技术的广泛应用,对频率源的短期频率稳定度(以下简称短稳)要求愈来愈高,特别是目前对频率源的毫秒级采样时间的频率稳定度也提出了要求。晶体振荡器(以下简称晶振)的短稳在各类频率源中目前还是处于领先地位,加上它结构简单、工作可靠、能长期连续工作、耗电少、成本低等优点,使它的应用非常广泛。各种原子频标的出现虽然将频率准确度和老化漂移的指标提高了几个数量级,但是当它们     

关于无源铷频标中光漂移和缓冲气体漂移问题

本文报道了无源铷频标中光漂移和缓冲气体漂移的计算和测量结果。光漂移是以两种接法,即分立滤光器法和集成滤光器法进行测量的。文章介绍一种能够恰如其份地描述所得结果的唯象分析方法,报道了不同的纯净缓冲气体或混合缓冲气体引起的频率漂移的测量结果,评述了频率与温度的非线性关系,将所得结果跟从前发表的数据做了比较,并且利用二次温度方程式进行简明分析,以进一步对这些结果加以说明。     

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。     

第二代超稳定激光钟

空军为着满足其各种先进战斗机的需要已提出建立精密惯性导航及高准确度定时频率源系统。作者曾提出,采用改进的多频环形激光陀螺仪(RLG)同时作为陀螺仪和钟的方法。这种部件采用附加了检波器的多频环形激光陀螺仪(RLG)。检波器用以检出两拍频信号(各为约582MHz),再经必要的电子线路以产生5MHz的钟信号。激光钟具有体积小,价格低和具有冗余的特点。对于已配备了RLG导航仪的飞机,只需另加检波及输出的电子部件,就可实现钟的功能。RLG导航仪在附加上数据采集和设备维修这些设备后所增加的费用是很少的。由于在三轴导航仪中配备了三个钟,因而具有冗余的特性。本文是去年频率控制年会上所介绍文章的继续。所采用的环形激光器是Raythton RB-25型非平面He-Ne激光器,其光程为25.69cm。去年报道的最佳数据是从作为工作样机的RLG的68号激光器获得的。估计两个主要误差源为(1)由海森伯格不确定性原理所决定的量子极限;(2)法拉第转子引起的频移中由温度引起的漂移。现在的工作并不是设法通过增加激光功率或提高腔Q来减小量子极限,因为改善量子极限,需要研制新的激光器。由于经费有限,目前尚未开展这方面的工作。现在主要是致力于改进法拉第转子的频移随温度而变化的特性。在新的电子系统中采用一个检波器测量顺时针拍频,另一个检波器测量反时针拍频,将两拍频相加后再分频至5MHz。环形激光陀螺钟是一种传递型频标,因而在使用前必须调节到参考频率源的频率上。现在可作为参考的方法有:全球定位系统(GPS)、联合作战信息发布系统(JTIDS)、雷达技术及直接与一时间标准相连接等方法。     

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。     

超稳定激光钟

空军为满足先进战斗机的需求已提出高准确度定时频率源和精密惯性导航系统的要求。作者曾提出一种采用多频环形激光陀螺仪(RLG)同时作为陀螺仪和钟的方法。这种器件采用带附加检波器的多频环形激光陀螺,该检波器用于检出583MHz的拍频,并相应地配上必要的电子部件,以产生5MHz的钟信号。已完成两套环形激光陀螺的试验工作。第一套环形激光陀螺在低速旋转时并不起陀螺仪的作用。稳定度数据在lms与200ms之间是较好的,但时间更长则开始变坏。第二套环形激光陀螺起陀螺仪的作用,不过来曾在试验中作过相应的测试。频率稳定度达到4.6×10~(10)/lms;3.4×10~(-10)/10ms;8.7×10~(11)/0.1s;1.6×10~(10)/1.0s;4.5×10~(10)/10s;4.8×10~(-9)/100s。从lms到200 ms的数据主要受量子系统限制。长期稳定度变坏显然是由法拉第转子的温度漂移所引起。建议采用补偿法以改进准确度。环形激光陀螺钟是一种传递型频标,因而在使用前必须调节到参考频率源的频率上。目前可按全球定位系统(GPS)、联合作战情报发布系统(JTIDS)、雷达技术或直接连接到一时间标准等办法作参考来调节环形激光陀螺钟。     

铷频标伺服环路对频标稳定度和漂移的影响

本文详细地分析了被动型原子频标伺服环路各部件自身噪声和漂移,以及它们对原子频标输出标频的稳定度和漂移的影响。     

超宽带变频系统中的本振产生技术研究

本振源是超宽带变频系统中的核心部件，本文以超宽带上变频系统为例，介绍变频系统中本振信号的产生技术。本文所设计的超宽带变频系统，经过三次上变频，可将(0.8~2.8)GHz 的低频信号变换至（0.5~40）GHz。变频过程中需要一系列点频本振和一组宽带本振，基于PLL+DFS 的方法产生点频本振，基于DDS+DFS 的方式产生宽带本振。     

快速精确调节稳频点的远共振线激光稳频方法

原子磁强计、激光冷却等技术需要将激光频率稳定在远离原子跃迁频率几兆赫兹的大失谐处,法拉第旋光光谱稳频方法能够实现远共振线的大失谐处的稳频,但是存在稳频点调节不便的问题。在法拉第旋光光谱稳频方法的基础上进行改进,提出了一种快速精确调节稳频点的远共振线激光稳频方法,能够在几十至几百兆赫兹范围内对稳频点频率进行快速精确的调节。基于该方法使失谐为-6.2 GHz的稳频点精确频移130 MHz,并实现频率漂移3.3 MHz/h,波动均方根值0.6 MHz/h的激光频率稳定度,满足原子磁强计对失谐及频率稳定性的要求。另外,分析了温度对该稳频方法的影响,推导了预估稳频点频率的物理参数,并将温度调节和声光调制器（AOM）调节相结合,以更好地实现在远共振线大失谐处对激光频率的长期稳定和精确控制。      

辛算法的纠飘研究

辛算法较RK(Runge-Kutta)方法,保持辛结构不变或保持哈密顿系统规律性不变是突出的优点,但点态数值精度并不理想.推导出了三阶、四阶辛算法的漂移量计算公式,通过补偿漂移量就能提高点态数值精度,既保辛结构又保证点态数值高精度,适合于工程应用.建立了分数步对称辛算法(即FSJS算法)的纠漂公式,制定了漂移的约束标准.相关算例的数值结果表明:三阶FSJS算法漂移量最小,点态数值精度更高.     

基于多参考源的铷原子钟校频方案的设计与实现

研究了铷钟校频系统的原理,并对校频误差进行了分析,提出了一种基于多参考源的铷原子钟校频方案,可用GNSS/北斗接收机的1PPS,IRIG-B(DC)码以及一级频标的10MHz频率三种方式校频,提供100s,1 000s,10 000s三种不同的校频时间,以满足用户对不同校频时间和校频准确度的综合需求。     

时频系统数字锁相技术研究

为了利用外部1PPS信号或10MHz频率信号驯服铷钟或晶振,本文推导建立了数字二阶/三阶锁相环频标模块的仿真模型,对模型中的锁相环、鉴相器量化、DA位数、定点运算、环路更新频率对相位噪声性能的影响等关键问题进行了分析,给出了参数设置依据及仿真结果,完成了频标模块的硬件设计,验证了模型的正确性。     

时频系统数字锁相技术研究

为了利用外部1PPS信号或10MHz频率信号驯服铷钟或晶振，本文推导建立了数字二阶/三阶锁相环频标模块的仿真模型，对模型中的锁相环、鉴相器量化、DA位数、定点运算、环路更新频率对相位噪声性能的影响等关键问题进行了分析，给出了参数设置依据及仿真结果，完成了频标模块的硬件设计，验证了模型的正确性。     

高动态GPS/SINS 组合导航系统的时间同步方法

高动态环境下GPS/SINS 组合导航系统的同步误差源均被不同程度地放大, 严重影响了系统的组合性能. 给出了同步时间基准及记录GPS 通信延时的硬件设计思想. 在此基础上, 将GPS 与SINS 的时标差、SINS 的频标漂移及GPS 的通信延迟作为同步误差源, 采用软件处理方式完成对SINS 频标漂移的建模、量测信息的外推计算及GPS 通信延时的滤波补偿, 使系统的量测信息在每一个同步点上实现同步. 仿真结果验证了方法的有效性.      

信号源短期频率稳定度评述

前言近年来国内外在无线电通讯、雷达、空间技术、计测技术等方面对频率源短稳的要求更加严格。因此,在低噪声频率源研制工作方面发展很快,同时相应地研制和建立了优质频标组合系统以及极低门限短稳测量系统,其频率已扩至微波范围。短期频率稳定     

基于EMD的氢钟频率预报方法研究CSCD

目前用于时间保持的主要频率源类型是铯钟和氢钟。氢钟具有优良的短期稳定度和良好的低噪声特性,非常适合做主钟频率源。然而绝大数氢钟具有明显的频率漂移,使氢钟的长期稳定度随着时间的推移不断降低。因此在时间保持应用中,必须对氢钟的频率偏差和漂移进行准确的预测,才能充分发挥其作用。本文利用经验模态分解方法提取氢钟频率变化的趋势项,实现氢钟频率预报,并利用该预报频率对其输出信号进行模拟驾驭。结果表明:该方法正确、有效,不仅保持氢钟短稳优秀的特性,而且改善了其长期稳定度。     

基于EMD的氢钟频率预报方法研究

目前用于时间保持的主要频率源类型是铯钟和氢钟。氢钟具有优良的短期稳定度和良好的低噪声特性,非常适合做主钟频率源。然而绝大数氢钟具有明显的频率漂移,使氢钟的长期稳定度随着时间的推移不断降低。因此在时间保持应用中,必须对氢钟的频率偏差和漂移进行准确的预测,才能充分发挥其作用。本文利用经验模态分解方法提取氢钟频率变化的趋势项,实现氢钟频率预报,并利用该预报频率对其输出信号进行模拟驾驭。结果表明:该方法正确、有效,不仅保持氢钟短稳优秀的特性,而且改善了其长期稳定度。     

基于自适应谱估计的跳频捕获技术

提出了一种基于谱估计的跳频(FH, Frequency Hopping)信号的捕获方法,建立了自回归自适应谱估计模型和算法,通过计算信号频谱估计了跳频信号的瞬时频率.当频率估计存在偏差时,为了避免错误判决,实现稳健捕获,给出了一种新的捕获逻辑.在高斯白噪声( AWGN, Additive-White Gaussian Noise)环境和瑞利(Rayleigh)衰落环境下,对不同天线阵元数目情况下的捕获性能包括平均捕获时间和误码率进行了数值仿真.仿真结果表明:谱估计算法能快速准确地估计出信号频率,实现跳频信号的快速捕获.