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。

论铷原子频标的信噪比和短期稳定度

本文给出了非自振型铷原子频标信噪比和短期频率稳定度的理论计算结果,同时还介绍了用分离高性能滤波器和集成高性能滤波器对系统进行的测试。最后的结论是由光检测器中的光谱灯造成的散弹噪声是观察到的限制频标短期稳定度的白噪声频谱的主要影响因素。

优良短期稳定度10MHz恒温晶振研制

恒温晶振作为一种具有优良性的频率发生的设备,运用于许多的领域中。而优良短期稳定度是指在晶振研制中的一项基准指标的体现。它在我国航天、电子、通信等领域运用具有十分重要的作用,主要是运用恒温晶振研制的优良短期稳定住促使设备系统的性能保持稳定以及提高的状态。在本文的论述中主要是对恒温晶振基本工作原理进行了解的基础上,进行不同电路的设计,研制出具有优良短期稳定度的10MHz恒温晶振。

基于下M8010和HP5373A的短期频率稳定度测试系统

文章简单介绍了短期频率稳定度的定义和常用的测试方法,搭建了基于M8010和HP5373A的短期频率稳定度测试系统,设计开发了测试软件,详细介绍了测试过程,给出了实际的测试结果,希望对短期频率稳定度测试人员有一定的借鉴意义。

频率源的短期频率稳定度及相位噪声测量

叙述了频率源的重要特性—频率稳定度及相位噪声的表征和测量；比较了各种测量方法的优缺点；分析了测量中存在的问题，影响测量结果的因素及其引入的误差；给出了避免这些影响和修正误差的方法；最后介绍了国内外频率稳定度和相位噪声测量的最新进展。

短期频率稳定度测量时测量带宽和间隙时间的确定

在短期频率稳定度测量中,如何选择测量带宽和间隙时间非常重要。通过对阿仑方差传递函数的仿真计算结果,确定了测量带宽的选择范围,间隙时间选择应满足的关系。此结论对短期频率稳定度的测试工作,国内拥有的HP5390A短期频率稳定度测量系统的改造工作以及频率稳定度分析仪的研制工作具有非常重要的实际意义。

时域短期频率稳定度检定装置的改进探讨

文章介绍了时域短期频率稳定度检定装置的组成、工作原理及应用范围。重点阐述了该检定装置在具体应用中的缺点及不便之处，提出了利用采样计数环节来控制时域短期频率稳定度计算过程的方法，将P07D-2频标比对器与ST2002多通道双混频时差测量系统通过软件设计进行整合，建立覆盖范围更广的检定系统装置。

S频段短期频率稳定度测量方法

针对深空探测工程S频段信号的短期频率稳定度指标无法测量问题,开展短期频率稳定度测量方法的研究。利用现有相位噪声测试系统、通用计数器和合成信号源,根据"差拍法"原理组建测试系统,对S频段信号短期频率稳定度指标进行测试。利用同源比对法和比较测量法,对测试系统的比对不确定度和测量误差进行验证,可以证明,该系统比对不确定度达到10-12量级,满足深空探测工程S频段信号短期频率稳定度测试要求。相比现有短期频率稳定度测量仪器,测试系统大大扩宽了频率测量范围,亦可应用于通信、雷达领域本振信号源的短期频率稳定度测试。

基于频差倍增法的时域短期频率稳定度测量技术研究

随着科学技术的不断发展,铷原子频标、铯原子频标以及晶体振荡器等时间频率仪器设备在工程技术和科学研究方面得到大量应用。为确保其技术指标满足日常科研和应用要求,需要对其技术指标进行定期测量。因此,本文将重点阐述利用频差倍增法对时域短期频率稳定度参数测量的研究,选用HS014高稳晶体振荡器作为参考源,利用P07D-2频标比对器作为频率测量仪器来验证其可行性。并通过对测量结果不确定评定来分析测量结果的可信度,为后续开展时域短期频率稳定度计量检定提供技术基础。

基于光频梳的超稳短期频率稳定度标准计量器具

针对原有国防短期频率稳定度最高计量标准难以满足高稳频率源量值溯源与传递的需求,以超稳激光器作为高稳光学基准,以低相噪光频梳为分频媒介,突破高稳光电变频链路技术,从而产生100 MHz的超稳短期频率稳定度标准,秒稳达到4×10^(-15)/s,较现有指标最好的国防标准提高了两个量级,形成了"超稳短期频率稳定度标准装置,突破了国防短期频率稳定度计量器具10^(-15)等级链路的技术瓶颈,首次建立了10^(-15)量级的短期频率稳定度量传体系,将国内的标准能力提升了两个数量级。

一种高稳定恒温晶振的设计

为了满足对晶体振荡器频率稳定度的较高要求,设计了一种标频为10 MHz的高稳定低相噪恒温晶体振荡器。通过分析晶体振荡器的短期稳定度,总结出改善短期稳定度的措施,并根据分析结果进行实际振荡电路的设计,然后借助ADS谐波平衡仿真工具,通过对电路参数的不断优化,最终得到理想的相位噪声仿真曲线并根据优化的最终参数指导设计出实际样品,测试结果表明,频偏在1 Hz处的相位噪声为-108 d Bc/Hz,其1 s处的阿伦方差可达1.1×10-12,具有很高的稳定性。

小型高稳定CO2激光器

本文介绍了一台小型的功率稳定的单模CO2激光系统。激光器由GG17#玻璃制成，有效放电长度29cm，连续波输出功率为7瓦，输出横模为稳定的TEM00模。激光器经预热后能稳定在单支线上运转，长期工作功率的最好稳定度1％（1小时左右），短期稳定度优于1％（几分钟）。功率稳定没有采用复杂的反馈系统，所以结构简单，便于使用。

传输高稳定原子钟信号的光纤模拟通信系统

采用光纤模拟通信技术,对某微波通信站高稳定的原子钟信号进行光纤传输,设计专用光纤模拟通信设备,并分析影响原子钟信号短期频率稳定度的主要因素,同时给出减少影响的有效方法。通过设备研制和实验对比,结果证明,经光纤模拟传输后,原子钟信号的短期频率稳定度达到某微波通信站的应用要求。

2μm单纵模激光频率短期不稳定度的测量

利用光纤延时自拍法对固体激光器输出激光频率的短期不稳定度进行了测量。Tm,Ho:YLF微片激光器具有毫瓦量级的单纵模、窄线宽的输出,实验测量了光纤延时长度为500m下,积分时间为2ms,4ms,40ms,100ms的拍频信号。利用自拍频法获得了光纤延时长度为100m,200m,300m,400m,500m,对应的时间延时长度为0.5μs,1μs,1.5μs,2μs,2.5μs下的输出激光的自拍频信号,得出单频激光器的频率不稳定度为1.48kHz/μs。最后对激光频率不稳定度与激光线宽的关系进行了讨论。

三频载波多普勒组合的北斗星载钟短稳评估方法

针对北斗系统目前尚无公开的精密钟差产品,一般用户无法获取精确的卫星钟短期稳定度参数的问题,提出一种适用于北斗系统的较容易实现的星载钟短稳评估方法。该方法基于单站接收机的观测数据,构建三频无电离层载波多普勒组合量,估算星载钟的相对频偏,并以此评估其稳定度特性。利用北斗观测数据对该方法进行有效性验证,并与通常的精密定轨与时间同步算法(ODTS法)以及平滑广播星历方法(SBE法)进行对比,最后,给出利用该方法对目前在轨的所有14颗北斗卫星(截止至2012-12)星载钟短稳的评估结果:6×10-12(τ=1 s),1×10-12(τ=10 s),4×10-13(τ=100 s)和2×10-13(τ=1 000 s)。该方法与这2种算法的结果一致,10 000 s平滑间隔内相对误差小于10%,三频组合相比单频评估精度大幅度提高,以较简单的方法实现了与复杂算法相当的精度。

卫星双向与单向载波联合的北斗星载钟短稳评估方法

卫星导航系统评估星载钟稳定度通常需要大型地面监测网的观测数据和复杂的钟差确定算法,不能基于单站观测数据实现。论文在分析利用单站观测数据评估星载钟短稳方法的基础上,提出了一种相对容易实现的联合卫星双向载波测距值与GNSS单向载波观测值的星载钟短稳评估方法。该方法通过卫星双向载波测距确定星地几何距离,基于消除星地几何距离的GNSS接收机载波相位观测值估算卫星相对钟差,进而实现其短稳评估。利用北斗系统观测数据进行了有效性验证,并与复杂钟差确定算法以及利用平滑广播星历的方法(SBE法)进行了对比,本文方法与复杂钟差确定算法计算的结果相符,在1000s平滑间隔内与SBE法结果一致,相对误差小于10%,1000s以上好于SBE法。

星载晶振短稳对导航增强系统PPP精度的影响分析

分析星载恒温晶振(Oven Controlled Crystal Oscillator,OCXO)短稳对导航增强系统精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)精度的影响。本文首先介绍了OCXO短期频率稳定度的概念,然后根据其短稳特性进行噪声反演,最后建立了基于OCXO短稳噪声反演的系统PPP定位模型,将短稳量级不同的OCXO反演噪声引入模型并对系统最终PPP定位精度进行分析比较。实验表明:在无控制段调校星上时频的情况下,选用短稳量级为E-13的OCXO在中长观测时间段内(<1000 s)可满足系统厘米级的定位需求。该分析可为低轨导航增强系统的时频指标设计提供一定参考。

一种低功耗低相位噪声的压控振荡器设计

就压控振荡器设计中如何实现低功耗和低相位噪声的问题,提出了一种改进型自开关偏置设计方法,在减小尾部偏置晶体管闪烁噪声的同时,抑制了负阻管1/f噪声的变频转化,有效地改善了带内相位噪声;同时采用线性区偏置和电流复用,实现低电源电压供电和低功耗,电路采用0.18μm标准CMOS工艺实现。通过对线性度、噪声和功耗的仿真测试,结果显示了设计的正确性。

采用FPGA实现合并单元同步采样的方案

为了提高数字化变电站模拟量采集的同步精度,提出一种利用现场可编程门阵列(FPGA)实现合并单元(MU)同步采样的方案。通过分析同步误差产生的原因,指出MU内部晶振误差是造成同步性能不确定的主要原因。根据MU同步采样的要求,将秒脉冲(PPS)接收和处理的过程分为2个功能模块:PPS的接收和等间隔采样,通过准确捕捉PPS脉冲沿和精确划分采样间隔来提高同步采样精度,并利用FPGA芯片的特点,对每个步骤分别进行补偿和处理,将其误差控制在一定的范围内。实验证明该方案能使MU同步精度达到1μs。