时间与频率测量.pptVIP

多周期同步测量第31页，共49页，星期日，2025年，2月5日4.4.2模拟内插法减小量化误差受时基和计数器工作频率、计数容量限制。内插法：测量量化单位以下的尾数(零头时间)。Tx=T0+T1-T2基本思路：对T1和T2作时间扩展（放大）后测量。三次测量时间扩展电路校准第32页，共49页，星期日，2025年，2月5日4.4.3游标法游标卡尺原理，利用相差很微小的两个量，对量化单位以下的差值进行多次叠加，直到叠加的值达到一个量化单位为止，通过计算获得较精确的差值。 双游标法测量两个零头时间分辨力由T01提高到了T01/K。第33页，共49页，星期日，2025年，2月5日4.4.4平均法多周期测量实际属于硬件上的平均。多次测量取平均：利用随机误差的抵偿性，减小测量误差。多次测量平均有效性的前提：量化误差的随机性。时基脉冲的随机调相技术：采用齐纳二极管产生噪声对时基脉冲进行随机相位调制，使时基脉冲具有随机相位抖动。第34页，共49页，星期日，2025年，2月5日4.5微波频率测量技术4.5.1变频法变频法（外差法）：将被测微波信号经差频变换成频率较低的中频信号，再由电子计数器计数。 混频器差频放大器电子计数器谐波滤波器（YIG电调滤波器）谐波发生器（阶跃恢复二极管）输入fxfI输入fs输出Nfs扫描捕获电路检波器fI（＝fx-Nfs）谐波Nfs幅度低，灵敏度低，但分辨力高。当中频信号落在差频放大器的通频带内时，检波器输出信号停止扫描电路扫描。第35页，共49页，星期日，2025年，2月5日时间与频率测量第1页，共49页，星期日，2025年，2月5日作业简述GPS定位原理及其与时间/频率基准的关系。分析通用电子计数器各测量功能的实现。分析双游标法减小时间量化误差的原理。简述频率比对的常用方法。简述阿伦方差的物理意义及测量方法。简述相位噪声的物理意义及测量方法。教材思考与练习题：4-5、4-7、4-8第2页，共49页，星期日，2025年，2月5日4.1概述时间:“时刻”、“时间间隔”频率:周期信号在单位时间（1s）内的变化次数（周期数）。如果在一定时间间隔T内周期信号重复变化了N次，则f＝N/T（1）时间/频率的基础性 任何物理现象都在一定的时间和空间里呈现 时间单位是7个基本国际单位之一 m,kg,s,A,K,mol,cd（2）频率基准及频率测量精度极高 铯原子频率基准准确度达10-15，未来光学频标准确度可望达10-18 很多物理量测量转换为时间/频率测量 长度单位：根据光在真空中一定时间内所经历的路径长度而定义 电压标准：应用约瑟夫森效应将电压转换为频率基准进行测量 双斜式ADC：基于V-T变换第3页，共49页，星期日，2025年，2月5日概述（3）时频测量技术应用广泛几乎所有的电子设备都离不开时钟最有代表性的应用领域：导航和通信全球卫星定位系统(美GPS、俄GLONASS、北斗)GPS:24颗卫星,任何地方任何时候都可以至少看到4-11颗卫星。GPS定位原理：测距 如果卫星与用户接收机的时钟严格同步，并且卫星的位置、发射导航信号的时刻信息确定，则可以通过在同一时刻tr同时接收3颗GPS星的发播信号，求解用户接收机的坐标位置。实际上,用户接收机与卫星时钟存在一定的时间差,需同时观测4颗卫星实现定位.第4页，共49页，星期日，2025年，2月5日4.2时间与频率标准1.天文时标世界时（UT,UniversalTime）:以地球自转为依据。1/(24×60×60)=1/86400天为1秒，10－7量级。 平太阳时：自转不均匀性，以假想平太阳作为基本参考点。 零类世界时（UT0）：以平太阳的子夜0时为参考。 第一类世界时（UT1）：修正极移效应（自转轴微小位移）。 第二类世界时（UT2）：修正季节性变化。准确度3×10－9。历书时（ET）：以地球绕太阳公转为依据。 1/31556925.9747年为1秒。 参考点为1900年1月1日0时（国际天文学会定义），准确度1×10－9。 1960年第11届国际计量大会接受为“秒”的标准。第5页，共49页，星期日，2025年，2月5日2.原子时标（1）原子时标（AT）的量子电子学基础原子(分子)在能级跃迁中将吸收(低能级到高能级)或辐射（高能级到低能级）电磁波，其频率是恒定的。 hfn-m=En-Em（h=6.6252×10-27普朗克常数）常用于原子频标的