由相位噪声间接测量阿伦方差的研究

振荡器的频率稳定度在时域一般用阿伦方差表征,在频域一般用相位噪声谱密度函数表征,两者存在一定的数学转换关系,即可以由频域测量的相位噪声谱密度函数转换为时域的阿伦方差.t<0.1 ms时短期频率稳定度的时域测量非常困难.利用两者之间的转换关系对振荡器的时域稳定度进行了间接测量,并用实测数据进行了验证.     

闪烁噪声的自动关函数及其表征

闪烁噪声是一种非平衡随机过程，其功率谱密度函数在频率低端（f=0)发散，无法直接利用Wiener-Khintchine关系得到它的自相关函数，本文采用“降价－积分”方法，得到了频率源中闪烁调频噪声的自相关函数的解析表达式，根据这一结果，分析了频率稳定度的表征原理，指出了频率稳定度表征的实质是将非平稳过程转化为平衡过程并求取时间平均，最后，通过时域分析得到了闪烁噪声的Allan方差表达式。     

光抽运铯束频标的初步实验结果

本文报告北京大学光抽运铯束频标的初步实验结果,其频率稳定度的阿仑方差已达到1.2×10~(-11)/τ~(1/2),与常规商品铯束频标的频率稳定度相当。实验中采用了偏置-饱和吸收式频率锁定技术,将半导体激光器频率稳定地锁定在适当的铯原子跃迁频率上。这是一种简便、经济而且十分可靠的激光频率锁定方法,实验中用它锁定激光频率达一百多个小时。     

时间频率测试系统工作特性的计算机模拟(英文)

近年来,时间频率测试系统——如稳定本振、频率稳定度测试设备、原子钟组守时系统、GPS接收机等——获得了广泛应用。这些系统大都非常复杂和精确,设计也很耗费时间。因此,在设计前利用计算机模拟来预测和估算其系统性能和准确度(或稳定度)是非常合适的。这种模拟将大大提高设计质量,缩短设计时间。甚至在实际系统建立后,计算机模拟也有助于校正系统或改进其性能。模拟的方法可采用经典Monte—Carlo法,关键是产生高质量的、模拟相位噪声或频率起伏的随机数列。尤其是模拟闪烁调频噪声,难度更大。本文介绍作者编制的产生此随机数列的程序包,重点是通过两个实例来阐述模拟过程。例一是估算由于有限测量次数所引起的阿仑方差的不确定性,例二是预测GPS接收机中Kalman滤波器的性能。     

一种无间隙两次取样计数器

频率稳定度时域量的测量装置常采用计数器,但是,通用电子式计数器的取样数据是有间隙的,虽然可用两台计数器改制成无间隙取样计数器,但成本高,测量和计算过程复杂。随着计算技术应用于电子计数器,例如,HP5360A、P010型计算计数器,但该计数器也达不到无间隙取样,其间隙为2—4ms。为了实现理想的无间隙取样,根据无间隙的条件,即|T-τ|《τ、|T-τ|《1/fH(f_H为噪声带宽),可采用一种持有无间隙两次取样计数功能和按阿仑方差运算功能相结合测量特点的计数器,称为“无间隙两次取样计数器”。二、无间隙两次取样计数器原理简述该计数器的原理和取样方式如图1所示。     

闪烁噪声的自相关函数及其表征

闪烁噪声是一种非平稳随机过程,其功率谱密度函数在频率低端（ｆ＝０）发散,无法直接利用Ｗｉｅｎｅｒ－Ｋｈｉｎｔｃｈｉｎｅ关系得到它的自相关函数,本文采用“降阶－积分”方法,得到了频率源中闪烁调频噪声的自相关函数的解析表达式。根据这一结果,分析了频率稳定度的表征原理,指出了频率稳定度表征的实质是将非平稳过程转化为平稳过程并求取时间平均。最后,通过时域分析得到了闪烁噪声的Ａｌｌａｎ方差表达式。     

NIM频率稳定度测量系统

本文作者按国际建议所推荐,在时域,以双取样标准偏差来表征随机频率不稳定度:在傅里叶频域,推荐以 Y(t)的单边谱密度 S_y(f)表征频率稳定度的方法所建立的测量系统,及其近期已取得的进展。     

塞曼稳频氦氖激光器系列鉴定会在京召开

北京大学和中国计量科学研究院于1985年6月17日至18日在北京联合召开了“塞曼稳频氦氖激光器系列鉴定会”。会议由北京邮电学院吴彝尊教授和清华大学梁晋文教授主持,王天眷等专家和科技工作者40余人参加了会议。主办单位提供给会议鉴定的有3种633nm塞曼稳频氦氖激光器样机。会前,大会测试组对这三种激光器样机进行了抽样测试,会上,代表们听取了课题组的研制报告和测试组的测试报告。通过认真热烈地讨论,代表们确认了以下指标: 1.横向塞曼稳频激光器(北京大学无线电系研制): 1秒取样的以阿仑方差表示的激光频率稳定度为1.8×10~(-11),频率再现性优于5×10~(-9)。 2.新型锁相双频激光器(中国计量科学研究院时频处光频室研制): 1秒取样的以阿仑方差表示的频率稳定度     

一种原子钟频率稳定度的估计方法

为了更合理地评估处于相同实验条件下原子钟的绝对频率稳定度,以理论视角分析了算法模型及求解过程,研究了噪声相关条件下绝对频率稳定度的估计方法。用3台原子钟仿真数据对该方法进行了评定,假设噪声独立条件下随着噪声相关性的增强测试结果不断偏离频率稳定度真值;考虑噪声相关条件下测试结果与频率稳定度真值相对误差不超过1.7%。该方法被进一步应用到中国计量科学研究院实验室4台铯原子钟,360天实际测量数据验证了其有效性。     

改进型纵向塞曼稳频激光器的研制

1983年12月,中国计量科学研究院和北京大学联合研制了纵向塞曼稳频激光器,其技术指标为用阿仑方差表示的频率稳定度,1秒取样时为2×10~(-10),10秒取样时为1×10~(-10),激光的频率再现性为±2×10~(-9)。该指标已达到了国际先进水平,但在当时要推广应用,还存在以下问题有待改进:一是使用的激光管外     

腔体自动调谐氢脉泽的研究

氢脉泽是迄今为止除极短时间测量间隔之外最稳定的频率标准 ,但对于 1 0 4秒或更长的测量时间间隔 ,它的性能由于高Q值谐振腔而引起频率漂移而变坏。由于环境温度的变化及谐振腔老化而引起谐振腔频率的变化 ,导致氢脉泽长期频率稳定度的降低。为了减小这种影响需借助一种自动调谐器来确保谐振腔的频率始终工作在所需的频率上 ,以改善氢脉泽的长期频率稳定度 ,其日稳定度可达 1 0×1 0 - 1 4 。本文描述了上海天文台研制的带有腔体自动调谐的氢脉泽的性能     

频率稳定度时域表征的测量不确定度

本文介绍了频率稳定度时域测量中最基本的一种方法 ,即频差倍增法 ,并详细分析了测量不确定度的来源及其算法。     

变形高阶差分方差—用于相位噪声测量的一种新型方差

本文提出一种用于相位噪声测量的新型方差——变形高阶差分方差,其传递函数具有无旁瓣、谐波少等优点。文中导出了该方差的传递函数 H_c(f)、采样函数h_c(t)及等效带宽B_N。利用变形高阶差分方差可将时域测量结果折算为频域表征。     

石英谐振器和振荡器内的噪声机制(英文)

本文把振荡器内的噪声分为两大类:其一是附加噪声,是由热噪声引起的,又可分为内附加噪声和外附加噪声两种;其二是参数噪声,来源于振荡器参数的变化。文中给出了这些噪声与输出信号的相位谱密度及阿仑方差之间的定量关系式。文章介绍了石英谐振器噪声特性的测量系统,从理论和实验上给出了相对频率起伏的谱密度与谐振器无载Q值的关系。文中还介绍了一种新型的SC切割晶体,其频率温度效应可减少两个数量级。     

复现性限与不确定度评定

在测量过程中 ,产生的随机效应及系统效应均会导致测量不确定度。对不确定度的评定方法分为Ａ类、Ｂ类两种。当前在不确定度评定中 ,采用统计方法评定的标准不确定度称之为Ａ类。用Ａ类评定几乎都是在重复性条件下重复测量ｎ次 ,这ｎ个观测结果的算术平均值作为被测量最佳估计值。ｎ越大这个估计值越可靠。由于影响量的随机变化或随机效的不同 ,每次独立观测值不一定相同 ,它与算术平均值之差称为残差 ,残差的平方和除以ｎ -１就是实验方差Ｓ２。实验方差是观测结果概率分布的总体方差σ２ 的无偏估计 ,其正平方根表征了观测结果的分散性（…     

标准物质均匀性不确定度评估中的问题

JJF 1343-2012《标准物质定值的通用原则及统计学原理》国家计量技术规范于2012年7月颁布实施,其中对标准物质瓶间均匀性引入的不确定度评估有两种方法.本文用具体实验数据分别说明：1）溶液标准物质的瓶间均匀性研究中用方差分析法和其简化方法评估均匀性不确定度的具体方法,2）在测量数据出现组间方差（s21）小于组内方差（s22）时评估均匀性不确定度的方法.     

钡正离子频率标准稳定度的测量(英文)

本文介绍悬浮在射频四极陷阱中的~(137)钡正离子的8GHz超精细谐振频率稳定度的测量。在陷阱中约有10~5个离子并充以10~(-5)毫巴的氦作为缓冲气体的情况下进行了测量,并与商品原子频率标准的稳定度测量结果作了比较。     

流动VLBI站氢原子钟的研制与性能测试

氢脉泽是至今为止除极短时间测量间隔之外最稳定的频率标准 ,它是射电天文所必需的频率标准。本文讨论了为流动VLBI站研制的新一代氢脉泽的物理结构特点 ,包括对腔泡结构、磁屏蔽、原子束光学系统等采用的新技术。性能测试表明 ,在 80s到 1d之间其频率稳定度优于 1× 10 - 1 4 ,有了较大的提高。     

基于虚拟仪器的频率稳定度测试方法研究

频率稳定度是整机系统、频率源、多种两端口频率控制和变换部件设计中必须认真考虑的重要性能指标，是时间频率标准的主要参数。频率稳定度按观测域的不同．分为时域频率稳定度（以下简称“频率稳定度”）和频域频率稳定度（通称“相位噪声”）。本文基于LabVIEW的虚拟仪器设计理念．对虚拟仪器下时域频率稳定度的测量系统建设进行探讨。     

基于LabVIEW的频率稳定度自动测试分析系统

在时频计量中,通常采用测量软件对频率源的频率稳定度进行自动测量。运用LabVIEW语言编制的"频率稳定度自动测试分析系统"软件,提供了连续和定时两种采样方式,实现了采样时间从1ms~100s频率稳定度的测试和分析,给出了数据验证结果。