一种高精度频标信号鉴相方法

针对航天测控、高精度干涉测量等领域对高精度频标信号相位测量的需求,提出了一种基于FPGA和微处理器硬件平台的高精度频标信号鉴相方法。介绍了该方法的系统组成和工作原理,阐述了其工作流程。搭建了高精度鉴相方法验证平台,对鉴相精度等指标进行了测试。试验结果表明,该方法对100 MHz频标信号相位测量精度可达到0.058°,相位测量偏差在±0.15°。基于该方法的光纤时频传输系统也验证了方法的有效性。

汞离子微波频标光学设计

汞离子微波频标利用汞灯进行抽运,可实现小型化,同时具备体积小、指标高的优势,未来可在卫星导航、深空探测和守时中得到广泛应用。为了提高抽运效率及降低噪底,需要进行汞灯光学设计,使抽运光通过四极阱中心与囚禁离子充分作用的同时减少与真空腔及四极杆的反射。首先提出遮挡光源法和非等比例放大法两种光学设计方法。然后介绍了两种设计方法的具体设计过程和设计结果,并比较了两种光学设计方法汞灯的能量利用率。最后利用非等比例放大法进行光路优化设计,并完成了物理系统信号探测实验。实验结果表明:采用该光学设计方案,汞离子光微波双共振跃迁信号幅度提高了20%以上。

基于囚禁离子的微波频标研究进展

微波频标在卫星导航、精密计量、电力、通信等众多领域得到广泛应用,发挥了不可或缺的重要作用。近些年,国际上多家科研单位都在开展新型微波频标的研究,其中基于囚禁离子的微波频标具有高性能和小型化等优势,成为倍受关注的新一代微波频标。本文综述了离子阱微波频标的国内外研究现状,介绍了Penning阱和Paul阱两种常见离子阱的工作原理,以及^(199)Hg^(+),^(113)Cd^(+),^(171)Yb^(+)等离子微波频标的研究动机、应用领域、技术方案和实现的技术指标。最后,本文对离子阱微波钟在守时钟、星载钟等方面的应用前景进行了展望。

光频标和光频测量研究的历史、现状和未来

本文综合评述了光频标和光频测量研究的历史、现状和未来。在上世纪最后的30年间，光频标已达到10^-11-10^-13量级的准确度，使长度单位“米”进行了重新定义，实际上成为时间单位秒的“导出单位”。最近三年来，该领域的研究出现了重大突破。这是由于飞秒锁模激光技术与光频测量技术两者出人意外的结合，使微波频标与光频标之间建立了简易可行的联系，使光频标的准确度和实用性达到了前所未有的高度，成为计量学和物理学中一个新的亮点。它的进一步发展必将给计量学和物理学带来深远的影响。

分离型吸收泡^(87)Rb频标的研制

本文报导了利用分离型吸收泡制成的铷频标中有关光频移、微波功率频移、壁移等问题的实验研究。结果表明,光频移可以减小一个数量级;但由于泡壁石蜡涂层的放气使得微波功率频移不能消除,壁移的温度系数也较大。

铷原子频标中微波功率频移的实验研究

测量了铷原子频标中的微波功率频移,结果表明,微波功率频移主要来源于微波跃迁的二级微扰。

铷原子频标调频电路的研究

分析了影响铷原子频标温度系数的主要因素，指出铷频标的整机温度系数主要取决于调相电路．进而提出了采用数字锁相调频电路代替原调相电路实现对激励信号频率调制的方案，可消除电子线路上的不完善所带给铷频标的温度系数．

频标传递的研究

介绍频标的传递以及副载波频标的应用、石英晶体频率稳定度的测量 .

原子频标发展的最新动向——第55届国际频率控制年会有关情况简介

介绍了在第５５届国际频率控制年会上了解到的原子频标发展的最新动向。

一种高精度频标比对方法

介绍了相位重合点检测技术和频差倍增原理,提出了基于频差倍增技术的计数方案,实现了虚拟频标比对仪的设计,着重分析了系统的运行原理和实现方法。相位重合点检测是一种高精度测量周期性信号参数的技术,该技术有效克服了±1个数的计数误差,使得仪器的测量精度比普通仪器提高了1000倍以上,可广泛应用于高精度频率测量仪器中。实际证明,基于该方案的频标比对系统精度有了显著提高,且设备构成简单、易于实现,取得了不错的效果。

一种改进频标比对器的新方法

提出了一种改进频标比对器的新方法:利用正反相切换电路来消除相位比对中鉴相器存在的“死区”问题,同时用标频信号对两比对信号经过鉴相器输出的矩形脉冲进行填充,并在给定时间内对填充脉冲进行计数。利用计数值进行曲线拟合,便得到无“死区”相位比对曲线。该方法能很好地消除死区现象,方便地绘制出相位比对曲线,并且能计算出两比对信号的频差。

基于GPS的新型二级频标锁定系统

提出了一种基于GPS的新型二级频标锁定系统的设计方案。利用信号的时延稳定性和群相位差变化的规律性,产生一种基于长度游标的高精度时间间隔测量方法。将该方法应用于二级频标锁定系统中,通过对被测时间间隔进行多尺度卡尔曼滤波,在MCU控制下算出GPS与二级频标分频信号之间的相对频差;根据二级频标的频-压控制特性得到补偿电压,将该电压进行D/A转换后送到二级频标的压控端,调整输出频率,形成二级频标锁定系统。实验结果表明其锁定精度可达10-12/s量级,与传统频标锁定系统相比具有电路简单,成本低廉,附加噪声小,锁定精度高等特点。

高精度频标比对及分析系统设计

为了解决频率时域参数短期特性和长期特性的高精度测量问题,基于频差倍增技术、无间隙连续采样技术和数字比相技术研制了高精度频标比对装置,建立了一套高精度频标比对及分析系统。依据检定规程,利用VisualBasic开发环境,编写了原子频标和高稳晶振的自动检定软件,在计算机控制下,可以实现稳定度、准确度、日波动、老化率、漂移率、开机特性、复现性等的自动检定、结果数据自动处理、证书打印等功能。

用于铷原子频标的磁控管腔研究(英文)

研究了一种应用于铷原子频标的磁控管腔,对用于磁控管腔的主要特征和参数计算进行了研究,主要包括磁控管腔的谐振频率、Q值、微波场模式。研究结果表明磁控管腔的谐振频率可以调谐至6.835 GHz,Q值都能够调至600～1000之间,其微波场谐振模式是典型的TE_(011)模式,频率温度系数较小(32.5～35.0kHz/℃),所设计的磁控管腔能够满足铷原子钟物理部分的设计要求。

基于等效鉴相频率的频标比对途径

研究了两个周期性信号之间相位差变化规律和相应的新概念,结合常用的时间频率测量方法,提出了一种新的高精度频标比对方法——基于李沙育图形思想的频标比对方法。这种新方法完全可以用于各种原子频标和高稳定度频率源的测量和比对之中。

一种低温度敏感性铷频标物理部分研究

物理部分是原子频标的核心部件,对温度变化比较敏感。因此,温度敏感性是铷频标稳定度提高的一个重要限制因素。以一种改进型铷频标物理部分为研究对象,在分析温度波动对铷频标稳定度影响的基础上,提出了改进铷频标物理部分温度敏感性的措施。通过试验验证,这些措施能够有效地降低铷频标物理部分温度系数。

铷频标物理系统的改进研究

物理系统是铷频标的核心部件,通过分析影响频率稳定度的因素,对物理系统内部结构进行了改进。改进后的物理系统采用分离滤光的三泡结构,增加了光学滤光技术,此外,物理系统还选用了磁控管微波腔。经测试,改进后的铷频标温度系数为9.7×10-14/℃,频率稳定度约为1×10-12/槡(1s≤≤10 000s)。

基于DSP的小型化高精度频标比对系统研制

针对传统双混频时差法测频的局限性,提出了一种差拍数字化精密频率测量方法,基于正弦差拍技术、同步采样技术和数字信号处理技术设计实现了一种新型频标比对系统,可实现对5 MHz、10 MHz等频标信号的比对测量。实验结果证明,测量10 MHz频标信号时系统本底噪声约为1×10-12/s。系统拥有测量精度高,体积小以及成本低的特点,在时频测量领域具有良好的推广和应用价值。

反馈控制器对频标传递系统的性能研究

为满足大规模天线组阵技术对频标信号的高稳定性要求以及时标信号和频标信号的高精度同步的需求,设计了基于光纤传输的频标传递系统。实验结果显示加载反馈控制器后可以提高光电转换频标传递系统输出的功率稳定性,而不会引入附加的相噪恶化;同时加载反馈控制器后可以提高系统输出的相位稳定性及时延稳定性。测量了频标传递系统输出的阿伦方差的恶化,设计的系统可以保证铷钟的原子频标(100 MHz)无损地传递到远端。