基于频差倍增法的频率标准装置建模与分析

在航天测控及广电电力领域,为了保证时间和频率统一,需要对时统的铷钟及髙稳晶振等设备进行高精度频率测量。采用了一种以铯原子频率标准为参考,基于频差倍增法构建的频率标准装置,根据频差倍增法测量原理,推导了测量铷钟及髙稳晶振过程中数据影响因素的数学模型,在此基础上,通过对测量影响因素的分析及实测数据计算,对装置的测量不确定度进行了分析和评定。评定结果表明,标准装置符合铷钟及髙稳晶振的检定规程要求,能够确保测量结果准确可靠。     

确定热敏电阻值的方法对模拟温补晶振指标影响的分析

本文对三点测量平均法确定热敏电阻值引入误差进行了定量和理论分析，如何影响模拟温补晶振频率稳定度指标，亦进行了较充分的讨论。     

GPS接收机中晶振误差的模拟方法

GPS(Global Positioning System)接收机中参考频率源的性能对接收机整体性能有着诸多影响。该文对在GPS接收机中使用最多的晶振的误差特性和性能影响进行了分析,在此基础上提出了一种模拟晶振频率误差的方法,即首先确定晶振在给定取样时间间隔上各主要随机误差成分的Allan(阿仑)方差参数,由此反演产生相应的各项晶振频率误差模拟序列并进行叠加。文中给出了计算机数值模拟的方法,并对仿真实验结果进行了分析,从而为GPS接收机设计、性能评估和测试平台如GPS信号模拟器的研制提供有关的理论支持和设计方法。     

北斗授时在同步数据采集仪中的应用

为了解决数据采集仪之间远距离同步的问题,提出采取北斗授时和晶振频率误差补偿的方法。首先通过从北斗卫星信号覆盖范围、卫星授时精度、可扩展的用户容限等方面的分析,探讨了北斗授时应用于我国数据采集仪之间同步的可行性;接着介绍了同步数据采集仪的硬件设计,然后分析了晶振频率的偏差对数据采集仪同步性能的影响,并通过软件方法补偿晶振频率的误差;最后通过实际测试结果进行验证。     

基于晶振频率补偿的高精度数字时钟设计

为解决普通晶振频率长期漂移量较大的问题,提出了一种用GPS秒脉冲对晶振脉冲在线自动测量及修正,从而产生本地高精度时钟的方法,据此设计了一种基于单片机和CPLD的智能自校准数字时钟系统。介绍了时钟产生及校准模块、鉴相及相差测量模块等硬件电路组成和数据采集、晶振误差补偿算法实现等软件设计。该系统在需要较高精度时间显示的场所具有实际应用价值。     

GNSS快速驯服高稳晶振的设计与实现

基于各个领域对高精度时间频率信号的需求,实现了一种利用GNSS信号驯服高稳晶振的方法.采用3σ法则剔除测量相位差数据中的奇异值,并利用Kalman滤波对相位差数据进行滤波以抑制测量噪声.通过改变压控晶振的电压控制字对频率初始准确度为5×10-8的恒温晶振进行驯服,经过约600 s的快速驯服,使得晶振的频率准确度优于4....     

基于GNSS和ZYNQ的恒温晶振驯服装置研究

为了提高恒温晶振频率的准确度和稳定度,设计了基于ZYNQ技术的GNSS驯服恒温晶振频标装置。在ZYNQ的PL端采用粗测量加细测量的方法测量时间,PS端使用奇异值剔除与滤波算法对测量数据进行处理,实现恒温晶振频率的驯服和时间跟踪。采用模块化设计和编程,提高了装置的通用性和可移植性。通过实验测试,对恒温晶振驯服前后的数据进行多次比对,结果表明其平均频率准确度达到1.09×10^-12,频率稳定度达到8.56×10^-12,其稳定度提升了两个数量级。     

GPS驯服中无偏滑动平均滤波算法的研究

 分析已有GPS驯服中滤波算法的特点,提出了基于GPS的实时频率误差处理及状态估计的无偏滑动平均滤波算法.该方法继承了普通滑动滤波算法低噪声特点,且用线性回归估计补偿了普通滑动滤波算法的偏差,利用该方法滤除频率测量误差中的频率偏差和多通道GPS接收机秒信号(GPS1PPS)的锯齿误差,并预报晶振状态.MATLAB仿真和实际测试结果都证明了无偏滑动滤波算法比普通滑动滤波有效,提高了晶振频率的长期稳定度和准确度,实际系统中恒温晶振OXCO-131的长期频率稳定度的Allan方差提高了约三个数量级,达到3.5E-12/d.     

一种多周期测量频率的方法及应用

利用多周期测量方法,通过对信号进行分频准确测量出气压传感器输出信号的周期和频率。利用P89LPC935内部的A/D转换器测量环境温度进行温度补偿,选取准确度优于5 ppm的晶振,测量周期的误差最小可控制在0.001 1μs。该测量方法成功地应用于与河南省气象局合作开发的自动气象站中。用多周期测量的方法快速准确测量信号的频率(周期)基于2个条件:信号是连续的;单片机的晶振必须使用外接的高精度、高稳定晶体振荡器。     

基于TDC的GPS驯服恒温晶振系统设计

为满足测控系统对高精度时间频率的要求,设计了一种基于时间数字转换器(TDC)的驯服恒温晶振系统.使用GPS对恒温晶振进行实时校准,获得了高精度的频率信号.通过TDC测量时差数据计算得到恒温晶振的频率准确度,其时差测量精度达到250 ps.采用优化的递推平均滤波算法对时差数据进行滤波处理,消除了GPS秒信号抖动引入的干扰...     

DDS+PLL宽带频率合成器的设计与实现

采用DDS PLL技术实现频率合成器,其特点是宽频带(3～6 CHz)、小步进(1 kHz)、低相位噪声,频率捷变.对其进行了理论分析,描述了宽频带和小步进的实现方式,相位噪声以及频率捷变的确定问题.频率合成器由DDS、锁相环路、压控振荡器、放大电路、参考信号和数据处理等电路组成.压控振荡器的信号经过功分、分频、下混频,滤波后和晶振信号在锁相环路进行鉴相,生成误差电压来控制VCO的频率,同时通过改变DDS的频率得到小步进、低相位噪声的输出信号.     

振荡器谐振回路的参数选择

针对振荡器谐振回路参数的选择较多地依赖于经验的问题,提出了从振荡器的等效电路出发,得到了描述振荡器的非线性微分方程,通过引入随机项来描述振荡器的内部电噪声,由此建立了用于分析振荡器行为的非线性随机微分方程。并针对遗传算法对振荡器谐振回路参数的优选结果,采用10MHz的Pierce晶体振荡器,得出了实证依据。当C1和C2比较接近时,Pierce振荡电路中的相位噪声可得到更好的抑止。     

神经网络曲线拟合在温补晶振上的应用

石英晶振作为重要的频率源器件,其频率稳定度至关重要。但温度对石英晶振的影响很大。传统的微处理器温度补偿晶振中在拟合曲线时算法简单,导致软件引起的误差较大。利用了神经网络算法在曲线拟合上的应用,拟合出补偿电压与温度之间的函数关系,微处理器根据温度传感器采集的温度控制AD芯片产生补偿电压,从而使压控振荡电路输出稳定的频率的目的。实验结果表明:温度在-10⁸0℃时,频率稳定度达到±0.35 ppm,比未补偿时提高了近20倍,比其他曲线拟合方法得出的效果要好。     

基于测量为目的的故障定位技术

提出了一种基于测量为目的的,通过电力系统在GPS时间基准下通过对各保护继电器的开关动作,调整的先后顺序来进行精确故障定位的技术。这种定位技术用价格低廉的晶体振荡器代替原子钟作为本地钟,通过计算由于晶体振荡器频率漂移和偏差造成的时间误差,在最后的结果中通过数据处理扣除时间误差,进而达到高精度的要求。     

基于数字PID增量控制的恒温晶体振荡器

针对晶体时钟振荡器输出频率易受外界温度变化影响的特点,设计了以MSP430F4618单片机为控制核心的恒温晶体振荡器.将高精度负温度系数热敏电阻作为传感器对晶体温度进行采样,并采用精密放大器IAN330芯片对晶体温度变化差值信号进行转换并输出至控制核心.输出的信号经12位A/D转换后进行数字PID增量控制运算得到控制量增量,再通过12位D/A转换输出至DRV593芯片驱动半导体制冷片(TEC)对晶体温度进行控制,并循环该过程使晶体振荡器的工作温度保持稳定.     

Frequency measurement using the phase-controlled oscillator

This paper describes the application of the phase-controlled oscillator to precision frequency comparison in order to improve the measurement accuracy. A relation derived between the counter readings, which measure the average frequency over time T, and the power spectrum of the added phase noise forms the basis for the design of the loop in various applications: frequency comparison, optimization of the operating parameters of frequency standards by detecting the frequency shift due to an applied parameter change, and assessment of the phase jitter generated in multiplier chains. The design procedure includes a determination of the error due to drifts in the oscillator and an estimate of the response time of the loop. An example of a loop which multiplies a noisy 5.6 kHz signal by 200 is given. In determining the mean frequency of a 9.2 MHz crystal oscillator compared to a rubidium vapor frequency standard the one-second counter readings of the multiplied beat signal are found to have a standard deviation of 1.16 × 10^-11.     

设计晶体调频振荡器频偏的新公式

本文在分析晶体调频振荡器振荡频率的基础上,得出了晶体调频振荡器频偏的一般表示式、最佳负载条件下的频偏设计公式和调制级有电流串联负反馈时的频偏设计关系式。     

环境一号C 卫星合成孔径雷达相干性分析

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种相干成像雷达,相干性是保证SAR 成像的关键。对相干系统而言,诸多因素会破坏其相干性。该文以环境一号C 卫星SAR 分系统方案和指标为基础,主要分析了频率源稳定度和脉间定时抖动对系统相干性的影响。环境一号C 卫星SAR 采用短期稳定度为101.010 / 5 ms 的晶振,经过直接倍频与分频提供系统所需的基准频率信号,由短期稳定度引入的方位向随机相位误差对积分旁瓣的影响可忽略。环境一号C 卫星SAR 定时脉冲前沿抖动优于2 ns (rms),合成孔径时间内的随机相位误差对方位脉冲压缩旁瓣略有影响。该文通过公式推导和仿真分析证明了HJ-1-C 卫星SAR 系统相干性设计满足合成孔径雷达成像要求。      

新型抗振晶体振荡器的分析与设计

在车载和机载电子系统中,晶体振荡器在振动环境下的相位噪声性能发挥着重要作用。文中讨论了振动状态下晶体振荡器的相位噪声性能。采用双晶体谐振器设计了一种新型抗振晶体振荡器,从而实现了加速度灵敏度补偿。测试结果显示,加速度灵敏度补偿后的新型抗振晶体振荡器,在振动状态下的相位噪声可达-140 dBc/Hz＠1 kHz,性能得到20 dB以上的优化。因此,该方法在减小晶体振荡器的加速度、灵敏度方面均是可行且有效的。