数字伺服实现相干布居囚禁原子频标的激光稳频

介绍了为实现小型化相干布居囚禁(CPT)原子频标的激光频率锁定,用以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的数字控制电路将激光频率锁定在多普勒吸收峰的工作.以同样的控制方法将微波频率锁定在电磁感应透明(EIT)峰上之后,实现了CPT原子频标样机整机锁定.基于FPGA用Verilog语占实现的CPT原子频标数字伺服系统具有电路结构清晰紧凑、参数设置更改方便、程序查错容易、功耗低、温度系数小等优点.受益于语言编写及数字电路的特点,系统具有移植性和一致性好的优点.所研制出的CPT频标样机功耗4 W,稳定度达到6×10-11τ-1/2,表明该数字伺服电路方案是可行的.     

频率合成器—Ⅳ——设计举例

固定频率综观各种类型的频率合成电路以后,我们用三种电路来说明它们的设计特点。第一个例子是原子频标的频率合成器。这里忽略氢脉泽频率的最后五位数字,取值为1420.405兆赫,以简化设计。设计目的是输出具有脉泽频率精度的5兆标频。这种合成器可供单频的专用设     

《电讯技术》专题资料《时间频率技术》题要（十）

锁相铷原子频标（王正忠） 铷原子频标具有高的频率准确度和良好的长期稳定度,而压控晶体振荡器具有高的短期稳定度和低相位噪声特性。利用锁相技术,可使两者优良性能有机结合,输出既具有原子频标的高频率准确度和良好长期稳定性,又具有晶振的高瞬稳和低相位噪声的频标信号。     

铷原子频标校频模式研究

铷原子频标一般被人造地球卫星的发射系统、运载火箭导航、无线通信、电视转播、全球定位等系统用作频率标准和时间标准。频率准确度表示输出频率偏离标称值的程度,是衡量铷原子频标的重要指标之一,其精度直接影响用户设备的精度。目前铷原子频标输出的频率准确度指标可以达到优于1.0×10^-11的量级。文章通过对铷原子频标工作原理、校频原理的分析,比对了目前铷原子频标两种校频模式的优缺点,并提出了校频模式改进方式。     

相位比较和长稳测试装置

一、概述随着原子频标、频率合成器频标的发展和需要,无线电讯号的准确度和频率稳定度要求越来越高,用一般的测频方法或者倍增测频方法满足不了要求。为了实现高精度的频稳测量尤其是长期频率稳定度的测量、比对,常采用的方法是相位比较。相位比较方法已经广泛应用于甚低频校频和低频校频以及频标比对。     

CPT原子频标数字温控系统优化设计与实现

 相干布局囚禁(Coherent Population Trapping,CPT)原子频标是一种功耗低、体积小、启动快的新型原子频标,温控系统是影响CPT原子频标稳定度指标的重要环节.本文介绍了通过优化设计实现CPT原子频标的高性能温控系统的方案.通过仪表放大器的应用提高了前端温度采集电路的温度分辨能力;通过小波分析算法对温度信号进行降噪处理;通过Δ-Σ算法实现脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM),提高温控输出调节精度并减小谐波干扰.基于该方案实现了体积小、功耗低的温控电路,获得了较好的控温效果,改善了CPT原子频标频率稳定度指标.     

高功率微波脉冲压缩的能量倍增器

为了实现高功率微波初级波源的小型化,获得更高功率的输出微波脉冲,研制了用于高功率微波脉冲压缩的能量倍增器。利用了快速反转开关,实现了功率的瞬时放大。实验结果表明在输入微波功率达到5．3MW时,输出脉冲功率可以达到35MW,输出峰值功率增益达到7dB。在此基础上对PM—AM技术进行了研究,并通过该技术获得了平顶的输出微波脉冲,以满足不同实验对初级波源的需求。     

Ka 波段应用的捷变频高频率分辨率频率合成器

传统基于锁相环(PLL)实现带宽信号输出的频率合成方案,常常为了获得高输出频率而降低频率分辨率和缩短跳频时间。相较而言,基于直接数字频率合成器(DDS)实现带宽信号输出的频率合成方案,其频率分辨率更高,跳频时间更快。然而,DDS 输出频率低,须经多次混频或倍频操作以提升输出频率,对频率源中的滤波器设计造成极大压力,并且这种压力随着频率源输出频率的升高而不断上升。对此,基于高性能、小型化无源滤波器的设计能力,实现了基于DDS 变频的34-35GHz 捷变频、高频率分辨率频率源。实验结果表明,其工作相位噪声优于-85dBc/Hz@1kHz,杂散和谐波抑制优于45 dBc,频率分辨率达到1.86Hz,跳频时间最快4ns。     

基于注入锁相的磁控管微波源系统稳定性研究与测试

基于5.8 GHz磁控管,研制测试了输出功率、频率稳定以及相位可控的大功率微波源系统.磁控管是整个系统的核心器件,由于其具有较高的DC?RF转换效率和功率质量比,选择磁控管作为系统的微波发生器.然而磁控管的输出频率不稳定、相位不可控,因此研究了以注入锁相和DDS+PLL频率合成为关键技术的相位控制系统,以实现对磁控管微波源系统输出信号频率和相位的控制,并测试了微波源系统输出功率、频率的稳定性以及相位控制系统的相位精度.测试显示微波源具有670 W的稳定输出功率,且频率稳定度≤10kHz,相位精度≤±2°.     

C波段4路磁控管相干功率合成微波源实验研究

针对目前C波段磁控管存在的频率输出不稳定、相位输出随机移动、功率容量的物理限制等一系列问题,设计实现了基于注入锁频和反馈调相技术的C波段4路磁控管相干功率合成微波源。该微波源由三部分构成:4路独立注入锁定的磁控管单元,4路间稳频、锁频、比相的反馈控制单元,测量及显示单元。为更好的对C波段4路磁控管相干功率合成微波源进行研究,在搭建的4路磁控管微波源的平台上,对直流高压源的纹波特性、磁控管的阳极电流、功放的注入功率、4路磁控管之间的相位控制等影响微波源输出特性的相关因素进行了实验研究。最终实现微波源工作带宽:5.788GHz±2MHz;频率稳定度:0.07%;相位调节范围:0°~360°;相位调节精度:±3°;相位噪声:-40dBc/Hz@1kHz;功率合成效率:94.74%;总输出功率>2000W。     

分布式光纤传感双通道调制光源设计与测试

为了满足布里渊光时域分析(BOTDA)光纤传感系统需要频差为布里渊频移的两种激光输出光源的需求,采用布里渊环形腔频移和电光调制的方法设计了双通道光源系统。根据光源的脉冲宽度、重复频率、扫频量等参量,对双通道调制光谱输出进行了仿真,并采用现场可编程门阵列配合直接数字式频率合成器技术的方案建立了系统实验装置,实现了脉冲探测光和扫频抽运光两种激光输出。脉冲探测光输出最小脉宽达10ns,扫频抽运光输出扫频范围达0MHz~90MHz,扫描频率步进值为30Hz,时间步进为1.6s。结果表明,该光源技术参量满足BOTDA系统的要求,不需引入高频微波信号源等高速器件,信号采集模块可采用100MHz以下光电探测器件实现,降低了系统成本。     

基于DDS的高码速率遥感卫星模拟信号频综源设计与实现

研究将新型直接频率合成器DDS应用于遥感卫星模拟信号源.介绍了DDS的关键技术和DDS原理;采用新型器件设计实现了一种基于FPGA+DDS架构的高码速率卫星信号频综源,有效抑制了谐波杂散和噪声,具有48bit频率调整字(FTW),能以每步间隔不大于4 μHz合成频率;给出了信号实测波形;该系统具有频率分辨率高、码速率高、频带宽(0.01～400 MHz)、切换速度快等优点.     

Rb^87微型CPT原子钟信号源的设计

相干布局（CPT）原子钟被广泛的应用于通信、导航、电力以及数据传输等各个领域,对国民经济的发展起着举足轻重的作用,因此微型CPT原子钟的研制有着重大的意义。这里针对目前微型CPT原子钟对微波信号源的要求,采用锁相环倍频技术设计了一种中心频率为3.417340GHz的微波信号源,该信号源可以满足Rb87微型CPT原子钟的研制,这为微型CPT原子钟的实现奠定了坚实的基础。     

CPT铷原子钟锁相环频率合成器设计和分析

基于CPT(相干布局囚禁)87铷原子钟设计出输出频率为3417 MHz的锁相环频率合成器,通过ADIsimPLL仿真出最佳环路带宽,环路滤波器参数以及相位噪声等,并通过STM32对锁相环芯片进行控制。对频率合成器进行了测试,电路尺寸为40 mm×40 mm,输出信号功率范围为-4 dBm^+5 dBm可调,输出信号噪声满足要求-88.65 dBc/Hz@1 kHz,-92.31 dBc/Hz@10 kHz,-104.63 dBc/Hz@100 kHz,杂散和谐波得到抑制,设计的频率合成器能很好的应用于原子钟的射频信号源。     

新型多功能厘米波频率合成器设计

该文介绍了一种新型多功能厘米波频率合成器,利用锁相倍频的方式,首次将直接数字频率合成器(DDS)输出的连续波(步进1 MHz)、常规脉冲、重频抖动、重频参差、双脉冲、捷变频信号、组变信号、二相编码和线性调频等信号搬移至0.8~18 GHz频段,外形尺寸为76 mm×70 mm×10 mm,体积约为传统类似频率综合器项目的1/20,具有工作频带宽、频率高、体积小等优点。     

基于DDS的高可靠性雷达信号发生器设计与实现

介绍了一种基于直接数字频率合成的高可靠性雷达信号发生器的设计方案,实现最高频率400 MHz的点频、线性调频和步进频率雷达信号输出。为提高系统可靠性设计加入了对系统工作状态进行监测和控制的闭环回路。测试结果表明系统输出信号频率稳定,可靠性高。     

多通道升降沿产生激光驱动器超窄脉冲新方法

应用于不同领域的超窄脉冲激光驱动器要求输入脉冲宽度极窄,并且大范围内可调。传统的模拟器件可调性差难以满足要求,数字器件例如专用集成电路(ASIC)尽管脉冲宽度可以实现超窄输出,但是大范围内可调不易满足,并且存在可扩展性差,价格昂贵等特点,同样不利于推广。现场可编程门阵列(FPGA)程控性好,因此在脉冲激光驱动器中的数字脉冲源得到了很好的应用,但是传统的计数方法只能实现脉宽为时钟周期倍数的脉冲输出,因此只能应用于对窄脉宽要求不高的情形。为解决上述问题,本文基于FPGA设计了一种应用于超窄脉冲激光驱动器,在50 MHz时钟频率下利用锁相环倍频成多个通道的基准时钟,并分别利用上升下降沿计数器进行计数,再经不同逻辑运算输出的数字脉冲产生方法。最终的数字电路可以产生脉宽2～50 ns,步长1 ns可调,重复频率1 Hz～1 MHz的数字脉冲信号。最后分析了在高精度锁相环等硬件条件满足的情况下,该方法可以实现亚纳秒脉宽和步长的数字脉冲信号输出,因此具备了很好的可拓展性和前景。     

ADF4360—4原理及其在GPS信号源中的应用

通过分析频率合成器ADF4360—4的工作原理、性能特点及其典型应用,提出一种以FPGA芯片和频率合成器ADF4360—4为核心的GPS信号源系统,给出了总体及模块设计方案,并分模块进行了设计与实现。测试结果表明,以FPGA芯片为核心的基带／中频模块完成了GPS信号的BPSK调制和扩频调制,实现了GPS数字中频信号输出;以频率合成器ADF4360—4为核心的射频模块完成了上变频功能,实现了信号的射频调制。     

基于DDS频率源的设计与实现

介绍了DDS的基本工作原理,阐述了DDS技术局限性,最终实现了一种基于FPGA+DDS 可编程低相位噪声的频率源,输出信号范围170～228 MHz。测试结果表明,该频率源具有高频率分辨率和低相位噪声等特点,能够满足通信系统对频率源的设计要求。     

声表面波射频识别系统的FMCW信号源设计

频率调制连续波(FMCW)的产生(即FMCW信号源)是声表面波射频识别系统频域采样阅读器的重要组成部分。为了满足扫频速度、带宽和线性度等要求,采用直接数字频率合成器(DDS)与锁相环(PLL)混频,并结合IQ调制的方式设计了超高频FMCW信号源。实际制作了信号源电路,DDS芯片输出I、Q两路正交信号,并分别以差分形式传输至IQ调制芯片进行上变频。测试了DDS输出信号的差分、正交特性,分别对信号源产生的单频信号和扫频信号进行了测试。最后搭建系统对声表面波标签进行测试。测试结果表明信号源设计的有效性。