優(yōu)于皮秒（ps）量級(jí)的頻標(biāo)比對(duì)技術(shù)和高精度頻率測量方法的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,頻率及時(shí)間的測量以及它們的控制技術(shù)在科學(xué)技術(shù)各領(lǐng)域,特別是在計(jì)量學(xué)、電子技術(shù)、信息科學(xué)、通信、天文和電子儀器等領(lǐng)域占有越來越重要的地位.從國際發(fā)展的趨勢上看,頻率標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度提高得非?？?幾乎是每隔6~8年就提高一個(gè)數(shù)量級(jí).目前頻標(biāo)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度分別已達(dá)到1×10<'-15>和1×10<'-14>/s,以1×10<'-13>/τ規(guī)格的高穩(wěn)定度晶體振蕩器的應(yīng)用越來越廣泛.但是,在中國對(duì)這種高穩(wěn)定振蕩器檢測

2、的設(shè)備還不能滿足要求,與國外有一定的差距.其原因有兩方面:一是測量技術(shù)尚待提高;二是測量方法還需改進(jìn).該文主要是在頻率及時(shí)間的測量方法和測量技術(shù)上作了一些新的探討和研究.在測量頻率標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的比對(duì)中,最常見且最簡單的是采用比相測量的方法.此方法是將兩個(gè)被比對(duì)的標(biāo)稱值相同的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)之間的相位關(guān)系,通過線性鑒相器轉(zhuǎn)換成與它成線性關(guān)系的電壓信號(hào),并通過相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行顯示記錄.最后根據(jù)兩頻率源間的相位隨時(shí)間的變化情況,換算出被測頻率源的頻率準(zhǔn)

3、確度和穩(wěn)定度情況.此方法測量精度的高低,主要取決于兩個(gè)方面,即頻率標(biāo)準(zhǔn)本身相位噪聲的情況和在0~360°范圍內(nèi)鑒相的線性度.由于在0°和360°附近存在的非線性,限制了儀器的測量精度,所以在該文的第二章中通過兩種新的測量方法的討論,并根據(jù)各頻率標(biāo)準(zhǔn)相位噪聲的特點(diǎn),針對(duì)性的采取措施和如何克服在0°和360°附近的非線性的影響,以達(dá)到提高測量精度的目的.在所有的數(shù)字式時(shí)間及頻率測量設(shè)備中,幾乎都存在著±1個(gè)字的計(jì)數(shù)誤差.它的存在,極大地影響

4、儀器的測量精度.減小它的影響,對(duì)提高儀器設(shè)備的測量精度有著十分重要的實(shí)際意義.該文提出的一種基于量化時(shí)延原理的短時(shí)間間隔的精確測量方法的新思想,十分有效地減小了±個(gè)字的誤差影響.此方法可以廣泛地應(yīng)用于高精度頻率、時(shí)間及相位測量中,將其與一種從多周期同步法發(fā)展而來的高精度、定閘門測量法相結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)高速、高精度、連續(xù)頻率測量,而這一點(diǎn)非常適合非頻率量傳感信號(hào)的測量.論文詳細(xì)地介紹了該方法的原理以及利用CPLD實(shí)現(xiàn)的測量系統(tǒng),并將此方法應(yīng)用

5、于兩個(gè)實(shí)際的項(xiàng)目中,收到了很好的效果.我們相信,該方法在航天、航空、國防待領(lǐng)域的自動(dòng)控制系統(tǒng)中有著極其廣泛的應(yīng)用前景.光頻測量是國內(nèi)乃至國際上關(guān)注的熱點(diǎn),開發(fā)新的光頻測量方法對(duì)光頻標(biāo)的建立有著非常重要的意義.根據(jù)國內(nèi)外的情況,提出一種新的測量方法:即利用任意頻率信號(hào)之間都存在著相互相位差周期性變化的現(xiàn)象,根據(jù)李沙育圖形的原理,在技術(shù)上完成了射頻到微波信號(hào)之間成10<'5>頻率關(guān)系的比對(duì),再根據(jù)頻率信號(hào)的共性,將此方法推廣到微波到光頻信號(hào)