本文關(guān)鍵詞：高精度頻率穩(wěn)定度測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：隨著晶振、原子頻標(biāo)等頻率源的頻率準(zhǔn)確度、頻率穩(wěn)定度不斷地提升,對(duì)頻率源的測(cè)量和比對(duì)技術(shù)要求也越來越高。沒有相應(yīng)的測(cè)量手段,就無法對(duì)頻率源的性能指標(biāo)做出正確的評(píng)估。頻率的測(cè)量工作不僅可以用于評(píng)估頻率源的好壞,也可以反過來促進(jìn)頻率源指標(biāo)的進(jìn)一步提高。本論文介紹了國(guó)內(nèi)外頻率測(cè)量?jī)x器以及頻率處理軟件的研究現(xiàn)狀,其中重點(diǎn)介紹了部分具有代表性的頻率測(cè)量?jī)x器以及頻率穩(wěn)定度分析軟件。對(duì)頻率源的主要指標(biāo)、表征方式做出介紹,主要是頻率穩(wěn)定度在時(shí)域和頻域的表征方式,以及兩者之間的換算方法。對(duì)于影響頻率源頻率穩(wěn)定度的各種機(jī)制,前人總結(jié)出噪聲冪律譜模型來對(duì)其進(jìn)行描述,我們可以通過時(shí)域穩(wěn)定度與取樣時(shí)間的關(guān)系,或者頻域穩(wěn)定度與傅里葉頻率的關(guān)系來判別影響頻率穩(wěn)定度的主要噪聲類型。講述了各種常用的高精度頻率測(cè)量方法的原理,包括頻差倍增法、差拍法、相位比較法和雙混頻時(shí)差法,并分別介紹了對(duì)應(yīng)的頻率測(cè)量?jī)x器,以突出各種頻率測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)。在分析現(xiàn)有頻率測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法的不足的基礎(chǔ)上,提出研制一套高精度頻率穩(wěn)定度測(cè)量系統(tǒng),包括高精度、寬頻率測(cè)量范圍的時(shí)域頻率穩(wěn)定度測(cè)量?jī)x和配套使用的頻率處理軟件。頻穩(wěn)測(cè)量?jī)x根據(jù)功能模塊劃分,可以分為頻率偏調(diào)鏈路、混頻模塊、信號(hào)處理模塊和FPGA四個(gè)主要模塊。其中,頻率偏調(diào)鏈路的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。通過采用低噪聲倍頻模塊和低噪聲DDS組成頻率偏調(diào)鏈路,使得頻率偏調(diào)源的附加噪聲有較大程度的降低,頻率調(diào)整范圍較大,為高精度、寬頻率測(cè)量范圍的頻穩(wěn)測(cè)量?jī)x的實(shí)現(xiàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過一系列實(shí)驗(yàn)對(duì)本論文研制的頻穩(wěn)測(cè)量?jī)x的性能做出測(cè)試,研制的頻穩(wěn)測(cè)量?jī)x測(cè)量1OMHz時(shí)本底為3.7E-13/1s,可以測(cè)量1～30MHz任意頻率的100ms到100000s穩(wěn)定度、頻率值、天漂移率。實(shí)驗(yàn)表明,在0～50℃溫度范圍內(nèi),頻穩(wěn)測(cè)量?jī)x可以保持較高的測(cè)量精度。通過與國(guó)內(nèi)外的頻率測(cè)量?jī)x器進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的對(duì)比,本論文實(shí)現(xiàn)的頻率穩(wěn)定度測(cè)量?jī)x在測(cè)量精度、頻率測(cè)量范圍和取樣時(shí)間范圍方面都取得了較好的結(jié)果。頻穩(wěn)測(cè)量?jī)x的測(cè)量結(jié)果由頻率處理軟件的圖形化界面實(shí)時(shí)顯示,并且可以實(shí)時(shí)保存測(cè)量數(shù)據(jù),方面用戶后期處理。
【關(guān)鍵詞】：高精度 頻率測(cè)量 DDS 噪聲分析
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM935.12
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 引言10-16
• 1.1 高精度頻率測(cè)量的重要性10
• 1.2 高精度頻率測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 對(duì)于頻率測(cè)量?jī)x器的主要要求10-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有頻率測(cè)量?jī)x器11-12
• 1.3 頻率處理軟件12-13
• 1.4 本論文主要工作及論文內(nèi)容安排13-16
• 第二章 原子頻標(biāo)主要指標(biāo)的表征方式和測(cè)量方法16-30
• 2.1 原子頻標(biāo)的信號(hào)模型16-17
• 2.2 原子頻標(biāo)的主要性能指標(biāo)17-20
• 2.2.1 頻率準(zhǔn)確度17-18
• 2.2.2 頻率漂移率18
• 2.2.3 頻率穩(wěn)定度18-20
• 2.3 原子頻標(biāo)的噪聲模型20-23
• 2.4 常用的頻率測(cè)量方法23-30
• 2.4.1 頻差倍增法23-25
• 2.4.2 差拍法25-27
• 2.4.3 相位比較法27
• 2.4.4 雙混頻時(shí)差法27-28
• 2.4.5 幾種頻率測(cè)量方法的總結(jié)28-30
• 第三章 高精度、寬頻率測(cè)量范圍的頻穩(wěn)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)30-46
• 3.1 頻穩(wěn)測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)目標(biāo)與方案30-31
• 3.2 頻率偏調(diào)源的設(shè)計(jì)與理論分析31-39
• 3.2.1 頻率偏調(diào)源的設(shè)計(jì)32-34
• 3.2.2 頻率偏調(diào)源附加噪聲的理論分析34-38
• 3.2.3 頻率偏調(diào)鏈路的預(yù)期效果38-39
• 3.3 混頻模塊設(shè)計(jì)39-41
• 3.4 信號(hào)處理模塊設(shè)計(jì)41-42
• 3.5 測(cè)量?jī)x的軟件設(shè)計(jì)42-46
• 第四章 頻穩(wěn)測(cè)量?jī)x的實(shí)現(xiàn)與結(jié)果分析46-68
• 4.1 頻穩(wěn)測(cè)量?jī)x的初步實(shí)現(xiàn)與測(cè)試結(jié)果分析46-51
• 4.1.1 倍頻模塊的實(shí)現(xiàn)46-48
• 4.1.2 AD9912的配置48
• 4.1.3 信號(hào)處理模塊的實(shí)現(xiàn)48-49
• 4.1.4 初步實(shí)現(xiàn)的頻穩(wěn)測(cè)量?jī)x樣機(jī)自檢結(jié)果與分析49-51
• 4.2 頻穩(wěn)測(cè)量?jī)x的優(yōu)化與測(cè)試結(jié)果分析51-61
• 4.2.1 頻率偏調(diào)鏈路附加噪聲的評(píng)估51-53
• 4.2.2 電路板面的優(yōu)化53-54
• 4.2.3 電源的優(yōu)化54-56
• 4.2.4 信號(hào)處理模塊的優(yōu)化56-59
• 4.2.5 頻率準(zhǔn)確度測(cè)量誤差的優(yōu)化59-61
• 4.3 不同頻率的自檢測(cè)試結(jié)果61-62
• 4.4 不同溫度下的自檢測(cè)試結(jié)果62-63
• 4.5 比對(duì)測(cè)試結(jié)果63-64
• 4.6 與其它產(chǎn)品比較64-68
• 第五章 頻率處理軟件的實(shí)現(xiàn)與操作說明68-80
• 5.1 頻率處理軟件需求分析68
• 5.2 軟件開發(fā)工具68-69
• 5.3 頻率處理軟件的實(shí)現(xiàn)69-73
• 5.3.1 串口通訊模塊69
• 5.3.2 數(shù)據(jù)處理和保存功能69-71
• 5.3.3 測(cè)量結(jié)果圖形顯示界面71-73
• 5.4 頻率處理軟件操作流程73-78
• 5.5 小結(jié)78-80
• 第六章 總結(jié)與展望80-82
• 6.1 總結(jié)80
• 6.2 展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-84
• 作者簡(jiǎn)歷及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：753525