采用頻差倍增法的高精度時域頻率穩(wěn)定度測量儀的研制.pdf

1、頻率測量技術(shù)由來己久，是一門涉及多學(xué)科理論和多項技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)科，在人類科學(xué)技術(shù)的進步中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，對頻率技術(shù)也提出了更高的要求，尤其是電子通信技術(shù)的飛速發(fā)展，導(dǎo)航、導(dǎo)彈、雷達、空間探索以及宇宙飛行工作的開展，需要有高穩(wěn)定度高精度的頻率源如原子頻標、石英晶體振蕩器以及頻率合成器。
　　 對于頻率源來說，頻率穩(wěn)定度是非常重要的指標，近三十多年來，頻率穩(wěn)定度測量所達到的指標越來越高。然而在測量精度與儀器

2、的成本，復(fù)雜程度和應(yīng)用條件之間存在著矛盾，具有高精度，低成本，和簡單結(jié)構(gòu)的測量儀器備受歡迎。我們的主要目的也就是研究滿足這樣一種要求的測量系統(tǒng)，具有較高測試精度，同時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，方便應(yīng)用的頻率穩(wěn)定度測試儀。
　　 本文首先對國內(nèi)外頻率穩(wěn)定度測量技術(shù)的發(fā)展做了概述，然后詳細介紹了頻率穩(wěn)定度的時域和頻域表征形式，接著探究了五種影響頻率穩(wěn)定度的噪聲，然后分析了各種頻率穩(wěn)定度測量的優(yōu)劣，本論文采用的是頻差倍增法。該測量方法測

3、量結(jié)果采用計數(shù)器來顯示，完成信號取樣方差的測量，是一種比較測量法。直接的頻差倍增法對頻標的頻率穩(wěn)定度和準確度測量達不到高精度，為了達到測量精度的要求，于是采用“頻差-倍增”，這種方法將頻差也就是不穩(wěn)定值△f廠和被測信號經(jīng)倍增器擴大，再用計數(shù)器測量處理過的信號。在此基礎(chǔ)上提出系統(tǒng)的原理框架。本測量系統(tǒng)是一種基于單片機計數(shù)和控制的高精度頻率穩(wěn)定度測量系統(tǒng)。
　　 接下來介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，詳細介紹了各個硬件模塊的設(shè)計過程，從芯片的