小型频标与频率稳定度测量系统.pdf

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1、《电气自动化)2012年第34卷第4期测量与检测技术Measurement＆DetectingTechnics小型频标与频率稳定度测量系统张凯(武汉理工大学信息工程学院，湖北武汉430070)摘要：在理解铷原子频标及时测量系统基本原理的前提下，提出了一种改进型的铷原子频标及频率测量系统，对该系统的设计方案进行了深入的剖析和讲解。分析各部件对系统频率稳定度的影响，设计出高精度的恒温控制压控石英振荡器、DDS频率源、调相电路、晶体管及阶跃二极管倍频电路、伺服电路等，优化电路设计和参数选择，实现优势组合与互补的铷原子频标系统。利用铷原子频标输出的标准频率信号作为测量系统的标准频率输入，引入DDS实现

2、差拍法和多模式频差倍增法⋯相结合的方法，实现高精度的可测量各种频率的频率稳定度测量系统。．关键词：铷原子频标；标准时钟源；频率稳定度；测量系统[中图分类号]TM935．11[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2012)04—0076—03SmallFrequencyStandardandFrequencyStabilityMeasurementSystemZHANGKai(TheSchoolofInformationEngineering，WuHanUniversityofTechnology，WuhanHubei430072，China)Abstract：Basedonthekn

3、owledgeoftheRbatomicfrequencystandardandtimelyfrequencymeasurementsystem。weproposedanimprovedsystem．ThenexpoundtoRbatomicfrequencystandardrespectivelyoftheme~urementsystemandfrequencyofdetaileddesignproposalmadein—depthanalysisandexplanation．Analysisofvariouscomponentsofthesystemfrequencystability，t

4、hedesigngivestheinfluenceoftemperaturecontrolhighvoltagecontrolledquartzoscillators，spuriousfrequencysource，phase-modulationcircuit，thetransistorandLaplacedomaindiodetimesfrequencycircuit，serecircuitetc，optimizescircuitdesignandparameterselection，realizeadvantagecombinationandcomplementaryRbatomicfr

5、equencystandardsystem．UsingtheRb~omiefrequencystandardsignalastheoutputofthemeasurementsysteminput，introducingstandardfrequencyDDSachievepoorshootingmethodandmodedoublefrequencydiferencewiththemethod．Keywords：Rbatomicfrequencystandard；standardclockresource；frequencystability；measurementsystemO引言改进型铷

6、原子频标最大的特点就是用非整数晶体(19．984466MHz)替代了常用铷原子频标中的整数晶体(5MHz或l0MHz)，随着技术的不断进步，各行各业对测量数据精度的要求越来这样改进的好处就是外围电路中省去了综合器这一部分，让复杂越高。通信、电力、导航、航空航天、电子行业、仪器仪表、国防军的电路简单化，减少了元器件的使用，有利于铷原子频标的小型工、计量和天文等领域的技术发展也越来越取决于时频精度及测化发展。控技术的发展，高精度时频源的应用越来越广泛，高精度的时频量子系统为整个系统提供基准频率，起到了鉴频的作用，非测量系统要求越来越突出。被动型铷原子频标的研制主要朝着整数晶体振荡器的19．9844

7、66MHz信号输出分为两路，一路通高性能和小型化这两个方面发展。高性能的原子频标主要应用过调制与调相器到倍频电路，产生频率为119．906798MHz的信在卫星、导航以及其他恶劣环境和特殊的工作领域，要求具有高号进入腔内，另一路是经过倍频电路和DDS锁定铷原子频标信稳定度和准确度。小型化铷原子频标在导航卫星等空间应用领号的输出。域中，面临着能源、可载负载、空间有限等问题，在保证高性能的1．1伺服环