数字化的瞬态稳定度测量

摘要

频率稳定度在时频测控领域中占据着一个非常重要的位置，是衡量一个频率源质量好坏的重要参数。它广泛应用于导航定位、授时、雷达成像、通信通讯、空间技术以及测试计量等技术领域。而瞬态的频率稳定度测量的实现，可以从本质上揭示信号源频率稳定度的变化规律，能够反映其相位或者频率处理及控制的本质，为频率源的性能改进提供方向和渠道。
　　本文通过对周期性信号之间相位比对的规律性研究，并根据比对信号的相位在过零点交叉处由于相位噪声的干扰会发生超前或延后的现象，提出利用这种边沿和近边沿处由于噪声的影响和作用引起的相位波动，来实现瞬态稳定度的测量方法。这是一种数字化的瞬态稳定度测量方法，根据周期性信号在过零点附近相位波动灵敏度最高的现象，系统利用A/D采样时钟的可控性，选用与被测频率标称值相同的时钟频率，不但解决了模拟方法中闸门所带来的局限性，而且实现了线性区内的瞬时相位信息的采集。同时根据数字测量中产生的时钟游标效应，利用采样点的有序性，缩短了数据处理时间并减小了处理的数据量，使系统中的数据处理更加快捷有效。
　　本文根据测量原理实现了瞬态频率稳定度测量系统，在系统上进行了8607恒温晶体振荡器的自校实验和原子钟的比对实现，实验结果表明，该系统在10MHz自校的情况下，其瞬态指标在100ns可以达到E-5量级，实现了较好的瞬态频率稳定度测量指标。

目录

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摘要

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缩略语对照表

第一章 绪论

1．1 研究背景和国内外研究现状

1．1．1 研究背景和意义

1．1．2 国内外研究现状

1．2 论文主要内容与安排

第二章 瞬态频率稳定度及其传统的测量方法

2．1 瞬态频率稳定度的定义以及其表征

2．1．1 瞬态频率稳定度的定义

2．1．2 瞬态频率稳定度的表征

2．2 频率稳定度的传统测量方法

2．2．1 时间间隔计数法

2．2．2 相位重合检测法

2．2．3 双混时差法

2．3 本章小结

第三章 数字化瞬态频率稳定度测量原理

3．1 数字化瞬态稳定度测量原理

3．2 一般频率关系下的数字化测量

3．3 特殊频率关系下的数字化测量

3．3．1 瞬时相位的采集

3．3．2 最大幅值的采集

3．4 本章小结

第四章 数字化瞬态稳定度测量系统的实现

4．1 系统总体实现方案

4．2 系统硬件的设计

4．2．1 信号调理电路

4．2．2 A/D转换模块

4．2．3 FPGA控制模块

4．2．4 电源模块

4．3 算法设计

4．3．1 系统软件设计流程

4．3．2 数据存取

4．3．3 数据处理

4．4 本章小结

第五章 瞬态稳定度测量系统实验数据分析

5．1 数字化瞬态稳定度测量系统实验及结果分析

5．1．2 自校实验

5．1．3 互比实验

5．1．4 实验结果分析

5．2 系统误差分析

5．2．1 A/D转换器引起的误差

5．2．2 频率漂移引起的误差

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 研究总结

6．2 后续工作展望

参考文献

致谢

作者简介

附录