精密時頻測量和控制技術(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，時間和頻率的測量和控制技術(shù)在科學(xué)技術(shù)各領(lǐng)域中占據(jù)著越來越重要的地位。近年來國內(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，但是對高準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度頻率信號的測量和比對技術(shù)的精度還不能滿足要求。目前我國在國防和空間技術(shù)的巨大進步，對更精細時間和頻率的測量與處理也提出了更高要求，但是精密測量和控制還存在精度不夠和成本較高的問題。 本文從提高時間和頻率的測量和比對精度，提高溫補晶振的補

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

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

4、長度游標(biāo)法的精密時間間隔測量研究”，并獲得批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號10703004)。利用信號在介質(zhì)中傳輸速度的高穩(wěn)定性，把開始和結(jié)束信號分別在兩個游標(biāo)上傳輸，然后檢測延遲信號重合得到被測時間間隔。該方法可以達到至少50ps的測量分辨率。 第四，提出了兩種溫補晶振的控制方法。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體的補償電容一溫度特性對晶體振蕩器的頻率進行補償，這兩種方法都有很好的補償效果，并且實現(xiàn)的溫補晶振結(jié)構(gòu)簡單，成本較