多通道雙混頻時(shí)差頻標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)

1、PAGE PAGE 3多通道雙混頻時(shí)差頻標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)一、概述（一）用途多通道雙混頻時(shí)差頻標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)是高精度時(shí)域參數(shù)測(cè)量?jī)x器，主要用于測(cè)量、比對(duì)多個(gè)相同頻率的阿倫標(biāo)準(zhǔn)偏差、頻率偏差、相位差以及頻率值，廣泛應(yīng)用于時(shí)間頻率實(shí)驗(yàn)室原子頻標(biāo)的守時(shí)，各級(jí)計(jì)量部門(mén)的頻標(biāo)計(jì)量，還可以應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航、航空、通信、天文、物理研究、計(jì)測(cè)等領(lǐng)域。（二）特點(diǎn)高穩(wěn)定頻率標(biāo)準(zhǔn)度時(shí)域頻率穩(wěn)定的測(cè)量方法一般有頻差倍增測(cè)頻法、頻差倍增測(cè)周法、差拍法、雙混頻時(shí)差法和比相法、比時(shí)法等。頻差倍增測(cè)頻法測(cè)量誤差較大，適用于短期穩(wěn)定度測(cè)量，參考頻率標(biāo)準(zhǔn)不需要調(diào)偏。頻差倍增測(cè)周法測(cè)量誤差較小，適用于短期穩(wěn)定度測(cè)量，參考頻率標(biāo)準(zhǔn)需要調(diào)偏。差拍

2、法測(cè)量誤差小，適用于短期穩(wěn)定度測(cè)量，參考頻率標(biāo)準(zhǔn)需要調(diào)偏。比相法、比時(shí)法測(cè)量誤差小，適用于長(zhǎng)期穩(wěn)定度測(cè)量，參考頻率標(biāo)準(zhǔn)不需要調(diào)偏。雙混頻時(shí)差法測(cè)量誤差小，適用于短期和長(zhǎng)期穩(wěn)定度測(cè)量，參考頻率標(biāo)準(zhǔn)不需要調(diào)偏。很容易實(shí)現(xiàn)阿倫方差測(cè)量所需無(wú)間隙連續(xù)采樣的頻率穩(wěn)定度測(cè)量，而且對(duì)時(shí)間間隔的測(cè)量不需要很高的精度。（三）產(chǎn)品國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)對(duì)商品型DMTD測(cè)量系統(tǒng)的研制只有 HYPERLINK / 石家莊數(shù)英儀器一家單位。國(guó)際上生產(chǎn)商品型雙混頻時(shí)差（DMTD）測(cè)試設(shè)備的典型代表是美國(guó)Symmetricom和德國(guó)的Time Tech。Time Tech公司的8通道相位比較儀10037（包含4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)插件和4個(gè)高精

3、度插件）。大部分產(chǎn)品主要依賴(lài)進(jìn)口，其中多家單位使用的是Symmetricom和Time Tech的多通道測(cè)量系統(tǒng)。（四）技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)測(cè)量本底噪聲小，頻點(diǎn)寬成為雙混頻時(shí)差法追求的目標(biāo)；參考和被測(cè)頻率標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行任意頻點(diǎn)測(cè)量比對(duì)；軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)為雙混頻時(shí)差測(cè)量提供了新的發(fā)展平臺(tái)；雙混頻時(shí)差測(cè)量技術(shù)將會(huì)得到推廣應(yīng)用。二、基本工作原理雙混頻時(shí)差法內(nèi)設(shè)一個(gè)媒介振蕩器，分別和兩比對(duì)頻標(biāo)的頻率進(jìn)行混頻，產(chǎn)生兩個(gè)低頻信號(hào)，低頻信號(hào)的標(biāo)稱(chēng)頻率一般取1Hz、10Hz、100Hz或1kHz，由被測(cè)的頻率穩(wěn)定度最小取樣時(shí)間決定。最后測(cè)量?jī)蓚€(gè)低頻信號(hào)的相位差（時(shí)差），通過(guò)相位差的變化量求出兩頻標(biāo)的相對(duì)平均頻率偏差，并利

4、用軟件計(jì)算多種取樣時(shí)間的頻率穩(wěn)定度。雙混頻時(shí)差測(cè)量系統(tǒng)的原理框圖如下圖：被測(cè)頻標(biāo)參考頻標(biāo)低通濾波器低通濾波器過(guò)零檢波過(guò)零檢波相位差測(cè)量媒介頻標(biāo)fxfbf0=fx+ffbfb+ffb+ffc通過(guò)雙重混頻，信號(hào)間的時(shí)差被倍增了f0倍，被測(cè)頻差由高頻不損失地保留在低頻信號(hào)中，因此測(cè)量的分辨率大大提高。作為中介源的輔助振蕩器的噪聲，由于兩通道的對(duì)稱(chēng)性而大大抵消。這里f0 是兩比對(duì)信號(hào)的頻率標(biāo)稱(chēng)值，是差頻周期值。使用這種方法，對(duì)相對(duì)頻率起伏的計(jì)算公式如下：三、主要技術(shù)指標(biāo)阿倫標(biāo)準(zhǔn)偏差頻率穩(wěn)定度在時(shí)域的數(shù)學(xué)表征，區(qū)別于統(tǒng)計(jì)學(xué)上的標(biāo)準(zhǔn)差。一般需要阿倫標(biāo)準(zhǔn)偏差隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)，它揭示頻率源的早上類(lèi)型，有助于改

5、善頻率穩(wěn)定度。采樣時(shí)間1s的阿倫標(biāo)準(zhǔn)偏差為110-12210-15。測(cè)量帶寬頻率穩(wěn)定度測(cè)量裝置的信號(hào)通帶寬度。帶寬越小，裝置引入的噪聲被抑制的越多，能減少測(cè)量不確定度；但過(guò)窄也會(huì)抑制被測(cè)信號(hào)的噪聲使測(cè)量結(jié)果不真實(shí)。一般規(guī)定測(cè)量帶寬大于采樣時(shí)間倒數(shù)的5倍。帶寬可以根據(jù)采樣時(shí)間選擇從1kHz到0.5Hz不等。采樣時(shí)間頻率穩(wěn)定度測(cè)量時(shí)對(duì)應(yīng)的平均時(shí)間。1ms-1年。采樣間隔可任意設(shè)置。四、選購(gòu)注意事項(xiàng)價(jià)格選購(gòu)雙混頻時(shí)差測(cè)試系統(tǒng)首先需要考慮產(chǎn)品價(jià)格范圍。雙混頻時(shí)差測(cè)試系統(tǒng)的價(jià)格取決于許多因素，包括測(cè)量頻率、測(cè)量通道數(shù)、測(cè)量功能等，一般情況下，相同指標(biāo)的雙混頻時(shí)差測(cè)試系統(tǒng)，國(guó)產(chǎn)比進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格便宜很多。比對(duì)不確定度對(duì)于雙混頻時(shí)差測(cè)試系統(tǒng)，阿倫標(biāo)準(zhǔn)方差是最重要的指標(biāo)，描述儀器測(cè)量結(jié)果引入的誤差范圍，比對(duì)不確定度越高價(jià)格越高。測(cè)量頻率范圍一般測(cè)量范圍是1MHz30MHz，通過(guò)前置混頻器頻率范圍可以可擴(kuò)展到