相关原理对时频测量的贡献

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1、2010年6月第30卷第3期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrolo{；)="andMeasurementJun．，2010V01．30．No．3文章编号：1000—7202(2010)03—0041—03中图分类号：TB939相关原理对时频测量的贡献王玉珍毕文辉杨臣(解放军92493部队89分队，辽宁葫芦岛125000)文献标识码：A摘要相关原理广泛应用于时间频率测鼍领域，基于自相关和瓦相关的理论改进测量系统或装置的性能，完善频率测量的方法，从而提高时间频率测量的精度。本文就相关原理

2、在改善频域测量的方法和提高时刻比对的分辨力上所做的贡献进行了简要介绍和分析。关键词时频测量计量学相关原理TheContributeofCorrelationPrincipleinTime-FrequencyMeasurementWANGYu—zhenBIWen—huiYANGChen(ThePLA92493Army89Unit，HuludaoLiaoning125000)AbstractBasedontheprincipleofautocorrelationandcross-correlation，thecor

3、relationprincipleisusedwidelytoamelioratetheperformanceofmeasuringsystemorequipment，perfectthetestingmeth—odandimprovetheaccuracyinthefieldoftime—frequencymeasurement．Thispapersimplyintroducesandanalyzesthecontributeofcorrelationprincipleinperfectingthetesti

4、ngmethodoffrequencymeasure—mentandimprovingtheresolutionontime一60mpared．KeywordsTime-frequencymeaurementMetrologyCorrelationprinciple1引言相关原理广泛应用于时间频率领域中，如：在测量比对装置中、频域测量方法上、时刻比对分辨率提高等方面均有所贡献‘1‘。基于自相关和互相关的理论改进测蕞系统或装置的性能，完善频率测肇的方法，从而提高时间频率测量的精度。利用这种原理，可有自相关作用；也

5、可组合成q相关作用，使相关系统的相位漂移和相位起伏大为改善，因此，在时频计量领域研究相关原理非常必要。进行校准，图1所示互相关法校准的方框图和相位噪声关系图。由相位噪声起伏的关系图可以看出，输出相位噪声起伏为妒踟(t)=妒肌。(t)+妒眦(t)(1)相位噪声谱密度为S拍(∞)=2M2tS9渊(∞)(1一cosw(fl—f’1))+5吼(∞)+S’n(c【，)+2M2Sp地(∞)(1一co鲫(1"2一ft2))(2)2利用互相关原理校准比对测量装置到若∞(fl—f’1)≤1'∞(f2一r’2)≤1’则得利用互相关

6、原理，对两套相同的时频测量装置S栌(∞)=Sn(∞)+S7n(∞)(3)·42·宇航计测技术2010钲参考标准(1)参考标准(2)测量装置(1)测量装置(2)时间间隔U测量lI显示器(a)互相关校准框图(b)相位噪声关系图图1互相关校准图和相位噪声关系图阿仑方差表示为矿知(Jr)=盯，2。(f)+盯≥(f)(4)折算到输入端，当测量装置是同类型、同特性时，得到每台测量装置上限灵敏度为州f)_等(5)由上述分析表明，基于互相关原理，校准的输出信息里不包含参考频标(1)和(2)的影响，主要取决于测量装置的上限灵敏度

7、。基于互相关法校准时频测量装置不依赖于参考频标的频率稳定度特性旧J，同样，可以进行三台互比的方法，来校准比对装置，因此，互相关法是一种行之有效的校准方法。3利用互相关原理改进频域测量方法频域测量中最流行的方法是零拍法，目前，较高的频域测量水平￡(厂>10kHz)”o为一180dBc／Hz。为了提高测量上限，减小测量系统的本底噪声比较困难。为此，基于互相关原理，提出一种”相关零拍法”，是利用两个完全相同的单通道(零拍法通道)组合而成，相关零拍法的原理框图如图2所示。图2相关零拍测量系统框图相关零拍法测量系统在锁相

8、条件下进行测量，满足频标源(1)、频标源(2)处在松锁条件，可得Hi=A。△咖(t)+Cl‰(t)％=A2△咖(t)+C2‰(f)式中：A——正比于检相器检相灵敏度的常数；△咖(f)——频标源(1)和(2)的相位起伏之和；c-与放大混频增益有关的常数；“(f)——混频放大器的剩余噪声，‰(t)和％(t)——完全独立的随机变量。Ki和圪；经带通滤波器，两路带通滤波器的等效噪声带宽，分别为