基于双谱的脉冲星累积脉冲轮廓时间延迟测量

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1、第’$卷第!%期#%%(年!%月物理学报UJ6)’$，TJ)!%，V?WJX:K，#%%(!%%%2-#*%O#%%(O’（$!%）O&&(-2%&.PH.BQRCSP.CSTSP.##%%(P85=)B8IY)CJ?)$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$基于双谱的脉冲星累积脉冲轮廓时间延迟测量!!）"!）#）谢振华许录平倪广仁!）（西安电子科技大学电子工程学院，西安$!%%$!）#）（中国科学院国家授时中心，西安$!%&%%）（#%%$年!#月’日收到；#%%(年#月#(日收到修改稿）为提

2、高脉冲星辐射脉冲到达时间的测量精度，提出了基于双谱的脉冲星累积脉冲轮廓时间延迟测量算法)理论上，双谱可以完全抑制加性高斯白噪声)通过进行自双谱与互双谱的比对及求解极值点，推导出时间延迟测量公式)实验结果表明，基于双谱的时间延迟测量算法可以有效抑制高斯白噪声，当累积脉冲轮廓观测值存在噪声项时，基于双谱的累积脉冲轮廓时间延迟测量精度优于泰勒提出的功率谱算法)关键词：脉冲星，脉冲到达时间，累积脉冲轮廓时间延迟，双谱!"##：*$&%+，*’$%，*’$’,测量算法)理论上，双谱可以完全抑制加性高斯白噪!@引言声，对乘性噪声以及乘性、加性混合噪声也具有较好［$］的抑制效果)三阶累积量的时

3、间延迟导致其双谱脉冲星是一种快速自转并具有强磁场的中子出现相位旋转，通过进行自双谱与互双谱的比对及星，其辐射脉冲信号具有稳定的周期性，其长期稳定求解极值点，可推导出时间延迟量)A!’［!］度的典型值为!%，可与铯原子钟相媲美，某些#@基于LLH的累积脉冲轮廓时间延迟毫秒脉冲星（如BCDE!*-$F#!，BCDE!(’’F%*，BCDG!&0-2!##0等）的周期变化率为!%A!*—!%A#!［#—’］，被测量誉为自然界最稳定的频率基准)脉冲星辐射脉冲信设累积脉冲轮廓模型为（!"），累积脉冲轮廓观号到达时间的测量及其时间尺度的研究对于评价、测值#（"）为检验原子时尺度具有重大意义，

4、同时，毫秒脉冲星辐#（"）M$F%·（!"A!）F"（"），（!）射脉冲信号的高稳定周期性对天文学、天体物理学、式中，（"）为随机噪声，%为幅度因子，$为累积脉"电波传播学、广义相对论等学科的研究以及空间定冲轮廓幅值的偏差量，!为（!"）与#（"）间的时间时、导航、定位技术具有重要意义)延迟量)脉冲到达时间测量精度主要取决于脉冲星累积设脉冲星累积脉冲轮廓的采样时间间隔为!&，脉冲轮廓时间延迟的测量精度)目前主要利用采样点数为’，时间长度(M（’A!）·!&，且（#·H4I6JKLLH算法，该算法使时间延迟的估计精度不再A!!&）"):，):为累积脉冲轮廓的最高频率)设*依赖累积脉

5、冲轮廓的时间分辨率，而依赖于累积脉（+），#（+）分别为累积脉冲轮廓#（"）经过傅里叶变冲轮廓的信噪比)然而，受脉冲星自转周期的变化、换的幅值与相位，,（+），$（+）分别为累积脉冲轮廓脉冲星位置变化、色散延迟、散射、相对论效应、双星模型（!"）经过傅里叶变换的幅值与相位)即系统的轨道运动、地球运动及其他未知因素等的影’A!A5#""+O’［&］*（+）:9［N#5（+）］M##（"）:，（#）响，脉冲星累积脉冲轮廓仍存在噪声项)本文分析"M%了噪声对基于H4I6JKLLH算法的时间延迟测量精度’A!A5#""+O’,（+）:9［N5$（+）］M#（!"）:，（-）的影响，提出了

6、基于双谱的累积脉冲轮廓时间延迟"M%!国家高技术研究发展计划（(&-）（批准号：#%%$..!#/-#-）和国家自然科学基金（批准号：&%0$#%(’，&%$$#!-*）资助的课题)"123456：78895:;3456)95<54=):<>)?=00/-物理学报.5卷式中，!!［!，""#］为频率$又式中)（!）为随机噪声（$）的傅里叶变换在频率!"""#处的值$在零频率处可推导出"()!$!*"#（!）%"［%&&（’$"!）&"（$）］’$%!%%［#（!）"&·(（!）］*"，（.）［/］%%·"&&(（!）’+［,"()!!!*"］&)（!）（，-）时间延迟!和增益&可

7、通过"*)))#（!）"&(（!）’+,｛［（(#（!）"$（!）&)!!!*"）］｝*（&，!）%"（0）!%#%!计算，式中%是噪声在频率!处的均方根幅度$#（.，.）为累积脉冲轮廓-（$）与模型（’$）的互双!#)［7］（!）与(（!）随频率衰减得比噪声快，因此，在实际谱，则(.!处理中，一般将%看作常数$#（.，.）%#（.，.）’#，（#)）!’-’#)=’#)将（0）式中的指数项替换为三角函数，可以获得式中，.，.分别为双谱的两个频率参数，.［!，#)#!)*（&，!