双时差测量系统及其新的应用

本文通过对双混频时差系统公共源噪声影响的分析,推导出该系統对五种主要噪声的条件公式,该系统对被测源与参考源相对频率偏离度要求的关系式,并对阿仑为双时差测量系统提出的条件公式进行了探讨。本文的分析探讨还在于使用双混频时差系统的自校测量时.当(?)_ιΔt<<1,可以区分频率源的调相白噪声和调相闪变噪声;当(?)_ιΔt>>1,可以测量频率源在极短时间Δt内的频率稳定度;当Δt≈ι,可以测量某些频率源存在的而用阿仑方差不能表征的f_(-3)及F_(-4)型两种噪声。     

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。     

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。     

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.      

用以提高表征振荡器性能的修正的“阿仑方差”

目前,“阿仑方差”σ_y~2(τ)已成为用时域法测量振荡器不稳定度的事实上的标准。振荡器的频率不稳定度往往可以用幂律谱适当模拟:Sy(f)～f~α,其中 y 为标准频率,f 为付里叶频率,而α在某一付里叶频率范围内为一个常数。已经证明,对于幂律谱σ_y~2(τ)～τ~μ,且在-3相似文献   

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。     

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。     

程控频率中短稳自动测量系统

介绍了一种实时自动化的频率稳定性测量系统。该自动实时测量系统由频差倍增器、HP5345A 计数器和 Apple—ⅡPLUS 型八位微机组成。计算机控制计数器的工作状态,并通过 IEEE—488接口进行数据采集、处理,计算出相对频率起伏的阿仑方差.本系统精度高,工作可靠,使用方便,适用于时间频率的计量测试。     

信号源特性和测量方法

本文是一篇关于频率稳定度测量技术和频率源噪声特性的评论性文章。首先,介绍频谱分析和时域测量的发展历史,然后对双采样(阿仑)方差而不是对传统的方差加以叙述。其次,交替使用不同方法对一整套测量步骤加以概述。还给出了测量结果的解释方法。特别是将讨论五种常用噪声模型(白色调相、闪变调相、白色调频、闪变调频和随机游动调频)及其产生原因和分类方法。讨论了不同量度的置信区间。此外,还指出了当数据点为一固定数时改善置信区间的方法。这些内容将从概念上详细地加以阐明,仅作少量(基本)的数学论述。虽然本文将对传统的概念加以详细叙述,但是在文中提出了两个新的题目:(1)数字分析和用计算机进行分析的精度极限;(2)从一组固定输入数据中选择最佳结果。最后部分将专门介绍通用频率标准中噪声的基本(物理)原因。还介绍了时域—频域的变换及其反变换。     

AlGaAs激光器的频率稳定

本文主要报道AlGaAs激光器谱线宽度的测定及频率稳定方面现已完成的工作,并相应说明其有关的应用。实验证明,谱线宽度可以减窄至1MHz。曾采用法布里一珀罗(Fabry-Perot)干涉仪,水及铷~(85)吸收谱线作为参考标准,以改善长期(τ≥ls)频率稳定度,相应所达到的阿仑方差σ~2方根值的最小值分别为:2.0×10~(-11),1.1×10~(11)和1.4×10~(-12)(在τ=100s时)。采用外光栅的激光器,最佳σ为3.2×10~(-12)(在τ=100s时)。经多项试验已完成了改进短期频率稳定度(τ相似文献   

短期频率稳定度测量时测量带宽和间隙时间的确定

在短期频率稳定度测量中,如何选择测量带宽和间隙时间非常重要。通过对阿仑方差传递函数的仿真计算结果,确定了测量带宽的选择范围,间隙时间选择应满足的关系。此结论对短期频率稳定度的测试工作,国内拥有的HP5390A短期频率稳定度测量系统的改造工作以及频率稳定度分析仪的研制工作具有非常重要的实际意义。     

基于并行模型自适应滤波的空间目标相对位姿估计

摘要： 扩展卡尔曼滤波(EKF)的估计精度受限于测量噪声统计特性的准确程度,如果敏感器测量噪声方差偏离其标称值,将会对滤波性能产生不利影响.尽管自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)能够对测量噪声方差进行估计,但是,噪声特性准确的情况下,AEKF的性能往往不及传统EKF.针对上述问题,本文提出一种并行模型自适应滤波(PMAF),基于特定的自适应率将EKF和AEKF结合起来,使得在先验信息准确的情况下,EKF在状态估计中起主导作用;相反,在实际噪声方差偏离标称值时,令AEKF起主导作用.这样,即能有效削弱测量噪声统计特性不确定性对滤波性能的影响,又能确保正常情况下的估计精度.以空间目标相对位姿估计为例,通过数学仿真对EKF、AEKF和PMAF进行了对比研究,表明所提算法的综合性能优于传统方法.     

测时的定时方式及其在阿仑方差测量中的应用

众所周知,阿仑方差是按无间隙双采样定义的。但实际测量时由于计数器的死区时间,使得无间隙采样十分困难。在很多场合只好用有间隙采样做阿仑方差,然后用巴勒斯偏函数加以修正,其繁杂程度是可想而知的。提出的测时定时方式巧妙地利用了微机定时技术及微机高速数据采集处理的特点,以最少的硬件实现了严格的无间隙阿仑方差测量,其性能价格比远优于一般的计数器方式,具有很大的实用价值。此外,这种方式还能用于一般的时间测量,它有可能发展成一种新的、高性能价格比的智能计数器。     

卫星用精密L波段声表面波振荡器

本文介绍一种在卫星系统发射机中用作固定本机振荡器的740MHz SAW振荡器。该SAW振荡器装在一个2.4立方英寸的外壳内,其中装有一个加热丝、第二级缓冲放大器、功率调整和谐波抑制的滤波部份。该系统的优点是,由于取消了体波振荡器中所需要的倍频链而减小了尺寸和复杂性。100秒平均时间的短期稳定度为2×10~(-10),单边带噪声本底低,电压驻波比为1.1∶1。本文讨论SAW谐振器的短期稳定度和相位噪声这两个设计参数在理论和实际方面的最佳考虑,并介绍使长期稳定度和调谐点的控制均得到改善的制作过程。谐振频率因制造公差而产生的变化与等离子加工微调和静态、动态电容比的最佳设计或者与谐振器的牵引范围有关。半导体渗杂技术的采用减少了金属脱落和因激励电平而产生的附加不稳定性。文中讨论影响精密高频SAW振荡器设计的因素,重点在于晶体管型号和振荡器方案的选择。对场效应晶体管和双极晶体管进行比较,以得到改善短期稳定度的最佳功率电平、所需要的输入和输出阻抗特性以及最低的噪声系数。在这一研究中,对皮尔斯、科耳皮兹和克拉波振荡器方案进行了验证。在作出最后的设计选择时,重新审查了对上述方案的各元件有可能起分流作用的寄生电容和偏压要求的实际考虑。鉴于尺寸的限制,选用组件型恒温系统来稳定振荡器。对振荡器样机在相位噪声、相对频率变化的阿仑方差、功耗和温度稳定度的测试结果作了报道,介绍了邻近相位噪声、噪声本底和平均时间为1秒至100秒的阿仑方差。还介绍了测试考虑,其中包括参考振荡器的要求和电磁干扰-射频干扰效应。     

基于Hadamard方差的导航星座自主时间同步算法研究

文章在总结国内外研究成果基础上,针对GPS铷钟虽然短期稳定性较好,但采用Allan方差描述铷钟频率稳定性时,其钟差状态方程仅为两参数,在较长平滑时间里存在时钟漂移和甚低频噪声的影响,使噪声特性淹没或估值不收敛的缺陷,引入Hadamard方差建立了三参数系统状态误差模型,通过三次采样方差从模型上解决了线形漂移和甚低频噪声的影响问题。在时钟系统状态模型和星间双向测量方程建模基础上,给出了工程实用的标准Kalman基本滤波方程。数值分析仿真表明,采用Hadamard方差描述时钟频率稳定性显著提高星载时钟自主同步精度,从而克服了Allan方差描述产生的频率漂移影响较大和甚低频噪声不收敛的问题。     

修正的阿伦方差对调相闪烁噪声的抑制

在时频领域内,普遍采用阿伦方差来表征频率稳定度,但阿伦方差对于调相闪烁噪声的抑制能力有其本身算法的缺陷。提出了用修正阿伦方差来表征频率稳定度,以降低噪声对频率稳定度的影响。分析并研究了修正的阿伦方差对调相闪烁噪声的抑制机理。通过卫星共视时间比对试验,对氢原子钟与原子时标国家计量基准的比对数据进行评估,利用噪声模型对评估结果进行论证。验证了修正阿伦方差对于调相闪烁噪声抑制的有效性。     

太赫兹相位噪声测量技术研究

相位噪声是太赫兹波技术应用中的一项关键技术指标，如何精确测量太赫兹波的相位噪声是太赫兹技术的重要研究方向之一。采用太赫兹下变频技术实现相位噪声测量系统的频率扩展，搭建(110～500)GHz太赫兹相位噪声测量系统，实现对太赫兹频率源相位噪声的测量。实验结果表明，所研制的太赫兹相位噪声测量系统的底部噪声优越，可用于(110～500)GHz频段太赫兹频率源相位噪声的测试，在太赫兹相位噪声的计量测试、标准研制及相关产品转化等方面具有广泛的应用前景。     

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。     

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。