基于TDC的二级频率标准驯服算法

利用全球定位系统(GPS)接收到的秒脉冲(1PPS),对常见的二级频率源温补晶振(TCXO)和相干布局囚禁(CPT)原子钟驯服开展研究。设计了硬件锁相环的驯服方案,利用时间数字转换器(TDC)测量本地分频1PPS与GPS接收机收到的1PPS时间差,实现本地信号相对GPS时间信号的锁定。锁定之后,TCXO实现了万秒稳定度为8.5×10^-12,驯服后3.5×10⁴ s的平均频率准确度提升至5倍以上。此外,深入研究了CPT原子钟的噪声模型,在Matlab上对其进行仿真,建立起频率白噪声和频率随机游走噪声在阿伦方差曲线上的对应关系,对比了平均滤波和平均滤波+卡尔曼滤波2种滤波测频方案对CPT原子钟的驯服效果,频率稳定度在5×10⁴ s时有一个数量级的提升。     

基于GPS驯服技术的高稳频踪设计

针对高稳定度频标在国民经济发展中有着巨大需求,提出一种基于GPS驯服技术实现的高稳频踪设计方法.与传统的驯服技术相比较,该方法采用数字锁相环加Kalman滤波算法来实现恒温晶振跟踪GPS,综合了GPS秒脉冲的较高长期稳定度和恒温晶振较高短期稳定度的优点,既滤除GPS秒脉冲的随机误差,又解决GPS失锁时恒温晶振无法保持高频率准确度输出问题.结果表明,该方法能够实现了较高的频率准确度和稳定性,输出的频率准确度优于5×10-11,能够用于时间频率的测量基准.     

基于GPS驯服技术的高稳频踪设计

针对高稳定度频标在国民经济发展中有着巨大需求,提出一种基于GPS驯服技术实现的高稳频踪设计方法。与传统的驯服技术相比较。该方法采用数字锁相环加Kalman滤波算法来实现恒温晶振跟踪GPS,综合了GPS秒脉冲的较高长期稳定度和恒温晶振较高短期稳定度的优点,既滤除GPS秒脉冲的随机误差,又解决GPS失锁时恒温晶振无法保持高频率准确度输出问题。结果表明,该方法能够实现了较高的频率准确度和稳定性,输出的频率准确度优于5×10^-11,能够用于时间频率的测量基准。     

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....     

基于驯服钟控技术的时间频率源设计

标准时间频率信号是系统高效工作的基石,越来越高的时间频率测量精度对时频信号的产生提出了高稳定高准确度的要求。介绍了时间频率源的基本概念,阐述了一种基于驯服钟控技术的高稳定度高准确度时间频率源的基本工作原理及其设计,其输出的频率信号短期稳定度可达1.46×10^-13/s。该设计方案已经成功应用于多个车载测控通信系统。     

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...     

高稳双层恒温晶振的设计

为了提高晶体振荡器的温频特性,设计了双层恒温高稳定度晶体振荡器。振荡器温控系统采用双层控温结构,通过多点加热和多点感温的方式,改进了恒温槽的设计,极大地改善了产品的频率温度稳定度。同时电路采用SC切晶体谐振器和Colpitts电容三点式振荡电路,提高了产品的短期频率稳定度。通过实际测试,该振荡器温度-频率特性和短期频率稳定度分别达到<±2E ^-10(-30~+70 ℃)和<1E ^-12/s的指标,均比同类产品提高1个量级以上,同时其老化率指标可达<5E ^-11/日。     

优良短期稳定度10 MHz恒温晶振研制

分析了恒温晶振工作原理的基础上,提出了改善恒温晶振短期稳定度的方法。通过开展低噪声主振电路设计、高精度控温电路设计、精密双层恒温槽设计及合理选用关键元器件等具体措施,研制出具有优良短期稳定度的10 MHz恒温晶振,并对短期稳定度测试方法进行了研究。通过TSC5115短稳测试仪测试,该10 MHz恒温晶振短期稳定度达到了2×10-13/s,体积为65mm×65mm×35mm。     

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.     

甲氨喋呤联合宫外孕Ⅱ号方治疗异位妊娠

为了满足小型铷钟对晶振短稳指标和开机特性的要求,从低噪声、快速预热的角度设计了一种用于小型铷原子钟的小型化压控恒温晶体振荡器.由Lesson模型出发,通过对振荡电路的噪声进行分析,提出了一些改善晶振短稳指标的措施;依据得出的设计原则讨论了关键元器件的选用,改进了电路及恒温槽的设计.通过A7MAX测试,该晶振的秒稳定度达到了3.18×10-12/s;在室温(25℃)下开机,该晶振在3 min内便可进入±5×10-8的频率准确度.由此可见,该晶振适用于小型铷钟.     

激光频率标准

以分子吸收线作基准对激光频率(波长)进行稳定，稳定度很快就突破大关， 1973年达到了10^-12量极的水平。其后，这工作在美、苏、日、德、英、法等国展开，均确切地获得了10^-12~10^-13的稳定度，并尝试向10^-14目标进军。     

SC切恒温晶振老化特性补偿方法

针对恒温晶振的长期稳定度指标,提出了一种改善老化的补偿算法和实现方案。以SC切10 MHz恒温晶振作为老化优化对象,分析其老化数据,总结出简单易行的老化预测模型。通过微处理器建立晶振工作时间轴,在相对固定的时间间隔对恒温晶振进行老化特性补偿,达到优化老化指标的目的。实验结果表明,该长期稳定度补偿方案简单易行,经过补偿的晶振其日老化指标可优于1×10-10,优化效果明显。     

基于比时法的晶振频率测量建模与分析

受器件老化、随机噪声等因素影响,晶振频率变化较复杂。以GPS秒脉冲作为测量标准,构建了晶振频率随时间变化的测量系统,通过对测量数据进行一元回归统计处理,分离出了晶振实际频率与其标称频率的相对偏差及晶振的各种随机误差,并分析了这两种误差对晶振准确度及稳定度的影响。该方法可为频率源误差测量分析提供借鉴作用。     

一种改进双向单程伪距测量无人机时间同步方法研究

随着当前无人机技术的迅速发展,无人机集群协同作战对节点间的时间同步精度提出了更高的需求。目前常用的无人机集群同步方法多为卫星直接授时以及各种集中式和分布式时间同步技术。针对无人机集群网络中时间同步高精度的需求,同时考虑集群从节点晶振稳定度较低等特点,提出一种基于双向单程伪距测量的改进时间同步方法。首先引入晶体振荡器的老化特性数学模型;再通过在原有双向单程伪距测量同步报文后增加跟随报文的方式,测量出主、从时钟端的计数偏差率,进而补偿由于延迟抖动以及从时钟端的晶振偏移所带来的误差。仿真表明,文章提出的改进方法可使节点间时间同步误差精度由10^-1 us提高到10^-2 us,验证了这种改进方法的有效性。     

基于GPS的恒温晶振频率校准系统的设计与实现

针对目前广泛对高精度频率源的需求,利用FPGA设计一种恒温晶振频率校准系统。系统以GPS接收机提供的秒脉冲信号为基准源,通过结合高精度恒温晶振短期稳定度高与GPS长期稳定特性好、跟踪保持特性强的优点,设计数字锁相环调控恒温晶振的频率。详细阐述系统的设计原理及方法,测试结果表明,恒温晶振的频率可快速被校准到10 MHz,频率偏差小于0.01 Hz,具有良好的长期稳定性,适合在多领域中作为时间频率的标准。     

采用射频调制实现对单频激光器频率噪声的抑制

在使用铷原子饱和吸收谱线作为激光频率参考进行稳频的激光稳频系统中,环路带宽是影响激光输出频率噪声的重要因素之一。对激光稳频系统中限制环路带宽的主要因素进行分析,使用射频调制信号直接调制商用外腔半导体激光器的高速电流调制端来对激光稳频系统的环路带宽进行拓展。根据对稳频环路的分析,合理设置反馈电路,实现激光稳频。使用低频谱分析仪对稳频后的鉴频信号进行分析,发现带宽拓展后,在傅里叶频率为5kHz处对频率噪声的抑制度达到了20dB以上。通过将该稳频激光器输出的激光与锁定在极稳恒温晶振上的飞秒光学频率梳进行拍频,测量了该稳频激光相对光梳的频率噪声,测量结果与直接分析鉴频信号的结果吻合。经过测量,通过拓展带宽抑制频率噪声,稳频激光器的短期频率稳定度得到改善。最后,测量了稳频激光相对于锁定在恒温晶振上的飞秒光学频率梳的频率稳定度,Allan方差在平均时间1s时达到4.52×10~(-12),在平均时间20s时达到1.65×10~(-12)。     

基于超稳腔PDH稳频的280 mHz线宽DBR光纤激光器

利用超稳腔PDH(Pound-Drever-Hall)稳频技术,对自研的分布Bragg反射(DBR)单纵模光纤激光器稳频,获得亚赫兹线宽超稳激光的稳频结果。通过优化腔结构参数,辅以绝热封装和精密温控等措施,并在腔内设置可快速宽范围调谐激光频率的压电陶瓷(PZT),研制出了可满足超稳腔PDH稳频要求的自由运转DBR光纤激光器。基于腔长为10 cm、精细度为360000的超稳光腔频率为参考频率,PDH稳频后光纤激光器的1 s和100 s频率不稳定度分别达到了6×10^-16和8×10^-15,频率噪声降低至8×10^-3 Hz²/Hz@1～10 Hz,激光线宽窄至280 mHz,由此表明研制的光纤激光器可用于构建亚赫兹线宽超稳激光光源。     

用于原子干涉重力仪的小型频率合成器设计与实现

在原子干涉重力实验中,拉曼激光制备常采用光学锁相环方法,即先将主从激光器拍频信号与6.8 GHz微波信号源进行混频,再与直接数字频率合成信号发生器进行鉴频鉴相,得到的反馈信号用以控制激光器实现低噪声拉曼光输出,而拉曼光相噪将直接影响原子干涉重力仪的灵敏度。本设计采用STM32F103C8T6单片机对LMX2594数字锁相环芯片进行编程控制,通过锁相环频率合成技术,最终获得6.8 GHz的微波信号源。测试结果表明,该微波信号源相位噪声分别为-65.2 dB@1 Hz、-95.3 dB@1 kHz,频率稳定度为2.72×10^-11@1 s,输出功率大于10 dBm。在脉冲间隔时间为100 ms时,信号源对原子干涉重力仪灵敏度的影响为8×10^-8 m/s²/Hz^1/2,分辨率影响为2×10^-8 m/s²@600 s,具有频率稳定度高、相位噪声低等优点,可以满足原子干涉重力实验。     

卫星导航系统星载钟时域频率稳定度探讨

介绍了四大卫星导航系统采用的时间系统,分析了频率标准的时域频率稳定度研究内容、研究方法,推导了其实用计算方法和公式,主要对近十年以来研究GNSS星载原子钟频率稳定度的测算数据进行了梳理和归纳总结,对比分析了各个导航系统星载原子钟的频率稳定度,综合数据表明大部分星载钟天稳均可达到10^-14量级,其中GPS星载铷钟和Galileo星载PHM钟稳定性最好。     

基于声光调制器的光学锁相环He-Ne激光稳频方法研究

报道了一种基于声光调制器与光学锁相环相结合的高稳定度激光稳频方法,用于提高热稳频He-Ne激光器的频率稳定度和准确度。为了克服全内腔热稳频He-Ne激光精密调谐困难的缺点,发展了基于声光调制器两次移频的频率调谐光路,有效地消除声光调制器移频光束路径对衍射角θ的依赖。自行研制了具有高灵敏度与捕获带宽的光学锁相环系统,利用声光调制器的高频率响应特性实现热稳频He-Ne激光高速、准确的锁定。成功实现了热稳频He-Ne激光器偏频锁定至碘稳频HeNe激光器。实验结果表明,环路锁定后拍频频率波动在±0.2 Hz范围内,频率抖动的标准差为0.04。偏置频率为30 MHz时,系统在1 s和1 000 s积分时间的相对阿伦方差分别为3.3×10^-9和1.4×10^-12。系统锁定后,压缩后的拍频线宽小于2 kHz。该研究表明,采用基于声光调制器与光学锁相环相结合的激光稳频方法可以实现亚赫兹级的激光频差控制,通过将热稳频He-Ne激光器偏频锁定至高稳定度的参考激光源可以显著提升其频率稳定度和准确度。