精密時(shí)頻測(cè)量和控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和科學(xué)基礎(chǔ)研究的發(fā)展，時(shí)間和頻率的測(cè)量和控制技術(shù)在科學(xué)技術(shù)各領(lǐng)域中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的頻率標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度提高很快，應(yīng)用范圍也更加廣泛，但是對(duì)高準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度頻率信號(hào)的測(cè)量和比對(duì)技術(shù)的精度還不能滿足要求。目前我國(guó)在國(guó)防和空間技術(shù)的巨大進(jìn)步，對(duì)更精細(xì)時(shí)間和頻率的測(cè)量與處理也提出了更高要求，但是精密測(cè)量和控制還存在精度不夠和成本較高的問(wèn)題。 本文從提高時(shí)間和頻率的測(cè)量和比對(duì)精度，提高溫補(bǔ)晶振的補(bǔ)

2、償效果等方面入手，對(duì)高精度的頻率測(cè)量，頻標(biāo)比對(duì)，短時(shí)間間隔測(cè)量和溫補(bǔ)晶振等技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并取得了以下成果： 第一，提出了利用相位重合檢測(cè)原理實(shí)現(xiàn)的一種高精度頻率測(cè)量方法和一種高精度頻率標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)方法。利用最大公因子頻率概念和相位重合檢測(cè)原理，結(jié)合FPGA器件的優(yōu)良特征，完成高精度頻率計(jì)和頻標(biāo)比對(duì)器的設(shè)計(jì)。實(shí)際測(cè)試的數(shù)據(jù)表明，頻率測(cè)量精度可達(dá)10-11/s量級(jí)，頻標(biāo)對(duì)比精度達(dá)到10-11/s量級(jí)。 第二，提出了基于延遲

3、鏈技術(shù)的一種短時(shí)間間隔測(cè)量方法和一種頻率測(cè)量方法。如果延遲鏈中每個(gè)延遲線的延遲時(shí)間相同，并且與參考信號(hào)的周期滿足一定關(guān)系，那么計(jì)算得到的被測(cè)短時(shí)間間隔或者被測(cè)頻率值可以減小±1計(jì)數(shù)誤差的影響。該方法達(dá)到的測(cè)量結(jié)果相當(dāng)于是將參考信號(hào)的頻率提高到其幾倍到幾十倍所能達(dá)到的，從而為短時(shí)間間隔測(cè)量和頻率測(cè)量提供了一種新思路和方法。 第三，提出了一種基于長(zhǎng)度游標(biāo)法的短時(shí)間間隔測(cè)量方法。作者通過(guò)對(duì)該方法的研究，申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于

4、長(zhǎng)度游標(biāo)法的精密時(shí)間間隔測(cè)量研究”，并獲得批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號(hào)10703004)。利用信號(hào)在介質(zhì)中傳輸速度的高穩(wěn)定性，把開(kāi)始和結(jié)束信號(hào)分別在兩個(gè)游標(biāo)上傳輸，然后檢測(cè)延遲信號(hào)重合得到被測(cè)時(shí)間間隔。該方法可以達(dá)到至少50ps的測(cè)量分辨率。 第四，提出了兩種溫補(bǔ)晶振的控制方法。分別利用二次鍍膜的應(yīng)力一溫度效應(yīng)和溫度傳感器與模擬存儲(chǔ)體的補(bǔ)償電容一溫度特性對(duì)晶體振蕩器的頻率進(jìn)行補(bǔ)償，這兩種方法都有很好的補(bǔ)償效果，并且實(shí)現(xiàn)的溫補(bǔ)晶振結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較