精確的時間頻率參量在國防建設、衛(wèi)星導航、數(shù)字通訊、科學實驗等場景下都是不可或缺的。自1967國際計量大會將秒的定義從天文計時改為原子秒,計時標準正式進入原子時代,銫原子鐘作為能夠復現(xiàn)秒定義的裝置對國家時頻體系的建立具有重要意義。諧振器作為銫原子鐘物理系統(tǒng)的核心部件其特性測試結果是衡量一臺銫原子鐘性能的重要參量。本文首先對銫原子鐘及頻率合成技術的發(fā)展進行簡要介紹,并針對銫原子鐘工作原理及結構進行分析,設計測試系統(tǒng)方案,解決現(xiàn)有測試系統(tǒng)調(diào)制復雜、設備間聯(lián)系緊密,無法獨立完成測試的問題。系統(tǒng)可劃分為微波頻率綜合器硬件、中頻信號調(diào)制模塊、譜線采集模塊、上位機軟件四個部分,由上位機軟件實現(xiàn)硬件調(diào)制參數(shù)的調(diào)節(jié)及躍遷譜線繪制,達到簡化測試工作的目的。微波頻率綜合器將直接頻率合成、鎖相頻率合成、直接數(shù)字頻率合成三種技術結合,可輸出高穩(wěn)微波信號激勵諧振器工作。其次對直接數(shù)字頻率合成技術的頻率合成原理及輸出信號參數(shù)進行研究,基于AD9854芯片實現(xiàn)中頻調(diào)制模塊,由STM32控制輸出滿足諧振器測試所需的線性掃頻、跳頻、點頻模式的中頻信號,輸出信號參數(shù)均可經(jīng)USB動態(tài)配置,且與ADC采集和DMA傳輸配合工作,... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究景及意義
    1.2 原子鐘發(fā)展概述
        1.2.1 時間計量標準發(fā)展
        1.2.2 原子鐘發(fā)展及應用
    1.3 頻率合成技術發(fā)展概述
    1.4 本文研究內(nèi)容及章節(jié)安排
第二章 諧振器測試系統(tǒng)方案設計
    2.1 銫原子鐘工作原理
        2.1.1 原子躍遷原理分析
        2.1.2 銫原子鐘結構及工作原理
    2.2 系統(tǒng)整體方案設計
    2.3 微波頻率綜合器硬件方案設計
    2.4 諧振器測試系統(tǒng)需求分析
        2.4.1 中頻調(diào)制與譜線采集需求分析
        2.4.2 上位機軟件需求分析
    2.5 本章小結
第三章 中頻調(diào)制與譜線采集模塊實現(xiàn)
    3.1 直接數(shù)字頻率合成技術
        3.1.1 DDS信號合成原理分析
        3.1.2 DDS的基本結構
    3.2 基于AD9854 的中頻調(diào)制模塊設計與實現(xiàn)
        3.2.1 DDS芯片選型
        3.2.2 芯片工作模式及寄存器結構分析
        3.2.3 中頻調(diào)制程序設計
    3.3 譜線采集模塊設計與實現(xiàn)
        3.3.1 AD采集程序設計
        3.3.2 DMA傳輸程序設計
    3.4 USB通訊模塊設計與實現(xiàn)
        3.4.1 USB協(xié)議概述
        3.4.2 設備枚舉流程分析
        3.4.3 基于STM32 固件庫的程序設計
    3.5 本章小結
第四章 上位機軟件設計與實現(xiàn)
    4.1 Win Form窗體軟件開發(fā)
    4.2 譜線繪制模塊設計與實現(xiàn)
        4.2.1 GDI+圖像繪制接口
        4.2.2 譜線繪制面板實現(xiàn)
    4.3 USB通訊模塊設計與實現(xiàn)
        4.3.1 USB主機驅動模型
        4.3.2 設備枚舉實現(xiàn)
        4.3.3 設備通訊及組件封裝實現(xiàn)
    4.4 硬件參數(shù)配置模塊實現(xiàn)
    4.5 本章小結
第五章 實驗與測試結果
    5.1 輸出調(diào)制模塊功能測試
    5.2 微波頻率綜合器性能測試
    5.3 銫原子鐘物理諧振器特性測試
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士期間取得的成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于C#的WinForm窗體傳值方法探討[J]. 王彬.  電腦知識與技術. 2013(17)
[2]基于GDI+的多波束測深數(shù)據(jù)可視化研究[J]. 韓李濤,孔巧麗,陽凡林,李萬沖.  測繪科學. 2012(04)
[3]基于DDS的高精度任意波形發(fā)生器設計[J]. 王晨.  電子科技. 2010(07)
[4]新型原子鐘發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 張首剛.  時間頻率學報. 2009(02)
[5]基于STM32的USB數(shù)據(jù)采集模塊的設計與實現(xiàn)[J]. 王鐵流,李宗方,陳東升.  測控技術. 2009(08)
[6]GDI+圖像處理程序中的性能提高技術[J]. 王權海,李燦平,王理.  物探化探計算技術. 2009(01)
[7]現(xiàn)代DDS的研究進展與概述[J]. 張濤,陳亮.  電子科技. 2008(03)
[8]頻率合成技術發(fā)展概述[J]. 遲忠君,徐云,常飛.  現(xiàn)代科學儀器. 2006(03)
[9]基于DDS芯片AD9854的信號產(chǎn)生器設計[J]. 劉立新,赫建國,鄭燕.  西安郵電學院學報. 2004(03)
[10]空間用原子頻率標準[J]. 管仲成,狄青葉,于洪喜.  空間電子技術. 1999(04)

碩士論文
[1]基于DDS的高精度信號發(fā)生器[D]. 岳曉龍.北京郵電大學 2014
[2]銫原子頻標伺服電路系統(tǒng)的研究[D]. 馬沛.蘭州大學 2012
[3]基于STM32F103芯片的USB接口的研究與實現(xiàn)[D]. 蔡磊.復旦大學 2009



本文編號：3021058