两台同类型号独立激光器频率稳定度的测量

采用拍频法对两台同类型号独立激光器的稳定度进行了测量。从拍频理论出发,得到了拍频信号稳定度与待测激光器和参考激光器稳定度三者所满足的平方和关系,对于稳定度一致的两台同类型号激光器,由拍频信号稳定度可以得到待测激光器的稳定度。实验中将New Focus公司生产的两台同类型号激光器(TLB-6017)进行拍频,根据拍频信号稳定度测得激光器稳定度为1.36×10-8,频率漂移量为5.1MHz(1s积分时间)。实验结果与激光器出厂指标[稳定度1×10-8、频率漂移量5MHz(1s积分时间)]相比,稳定度在同一量级,频率漂移量的相对误差为2%。此方法避免了通常测量激光器稳定度时所需的高稳定度参考光源的限制,为激光器稳定度的测量提供了一定的参考。     

时间频率信号精密测量计数器的设计与实现

在对时间频率信号计数器测量原理及测量误差分析的基础上,综合采用多周期同步法及时间-幅度转换方法,设计了LV-1606型通用频率计数器方案并完成了样机研制和指标测试。可以达到测量频率0.001 Hz~200 MHz,测量分辨率10位/s,时间测量20 ns~1 s,时间间隔测量分辨率60 ps,测量精度可达1 ns。该设计方法对测量仪器、深空通信、雷达测距、航空航天和导航定位等领域的精密时间频率信号测量具有借鉴意义。     

测试和测量

符合LXIC类标准的频率计数器53200系列射频和通用频率计数器/计时器系列具有350MHz的基本带宽,可通过选件扩展至高达15GHz,测量读数速度较上一代产品提升两个数量级。高达12b/s频率分辨率的无间隙的连     

基于TDC的无死区频率测量技术研究

在精密时频测控领域中,高分辨率、无死区的时间间隔和频率测量非常关键,而时间数字转换器(Timeto Digital Converter,TDC)是时间频率测量的常用手段.该文研制了基于ACAM公司生产的时间数字转换芯片TDC-GP21和Altera公司FPGA芯片EP4CE6E22C8N的时间频率测量设备,实现了高分辨率的时间间隔测量,测量分辨率达到13ps.同时采用时间间隔测量模块两两组合的方式实现了无死区频率测量,创新性地采用每组3个TDC芯片,共4组搭建了时间频率测量系统,并对组内3个TDC芯片测量结果采用平均值滤波法,使频率测量稳定度达到1.1×10-11@5.6×10-15@10000 s,与商用K+K FXE频率计数器指标相当.本设备具有体积小、无需校准、成本低等优点,能够广泛应用到高精度时间间隔和精密频率测量领域中.     

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。     

超高稳定度智能化晶振设计技术

在对恒温石英晶体振荡器(OCXO)工作原理及电路进行分析的基础上,采用智能化补偿(频率温度稳定度补偿和老化补偿)技术对OCXO频率漂移进行了补偿,并对补偿结果进行了实验测试。结果表明,智能化补偿的设计方案可实现10 MHz OCXO在小体积(36mm×27mm×13mm)、宽温度范围下超高稳定度(频率温度稳定度<±2.0×10-10(-40~+70℃),日老化率<±2.0×10-11/天)的性能指标要求。     

基于85Rb的微型化CPT原子钟的设计和实现

介绍基于85Rb原子相干布居囚禁(CPT)现象的微型原子钟的设计与实现,系统以MSP430单片机作为主控芯片,实现电流源、TCXO和射频等功能模块,并与CPT原子钟物理部分实现联调与整机封装,实现了高稳定度、低功耗的小型CPT原子钟。整机体积只有31 cm3,功耗为660 mW,测得10 MHz输出信号稳定度约为2×10-10 s-1,4×10-11/1 000 s。系统采用全宽调制在85Rb的D1线实现CPT原子钟方案,可提升CPT共振谱线对比度,提高原子钟稳定度。     

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。     

双纵模He-Ne激光无导轨大尺寸测量仪研究

一种基于拍波干涉原理的无导轨大尺寸测量系统已研制成功.它以双纵模热稳频He-Ne激光为光源,其两纵模生成于同一振腔内具有天然同轴的优势,在整个测量范围内不会发生光束分离.两纵模频差约790MHz,拍波波长约380 mm.其稳定度(即拍波波长稳定度)与激光频率稳定度相同,在无空调并有冷热气流吹拂时可保证不低于10-7.两纵模频差以拍波节点为对准标志,采用自适应滤波和小波锐化器有效滤除噪声,从而提高了节点检测的测量精度.测量起点和终点到最近节点的距离由同一光源分出来的双频干涉仪精确测定,分辨力为0.08 μm.经实验验证:系统的测量范围大于20m,测量不确定度优于30 μm/10m.     

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。