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

  更多相關(guān)文章： 高精度 頻率測量 DDS 噪聲分析

【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,對頻率源的測量和比對技術(shù)要求也越來越高。沒有相應(yīng)的測量手段,就無法對頻率源的性能指標(biāo)做出正確的評估。頻率的測量工作不僅可以用于評估頻率源的好壞,也可以反過來促進頻率源指標(biāo)的進一步提高。本論文介紹了國內(nèi)外頻率測量儀器以及頻率處理軟件的研究現(xiàn)狀,其中重點介紹了部分具有代表性的頻率測量儀器以及頻率穩(wěn)定度分析軟件。對頻率源的主要指標(biāo)、表征方式做出介紹,主要是頻率穩(wěn)定度在時域和頻域的表征方式,以及兩者之間的換算方法。對于影響頻率源頻率穩(wěn)定度的各種機制,前人總結(jié)出噪聲冪律譜模型來對其進行描述,我們可以通過時域穩(wěn)定度與取樣時間的關(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差法,并分別介紹了對應(yīng)的頻率測量儀器,以突出各種頻率測量方法的優(yōu)缺點。在分析現(xiàn)有頻率測量儀器和測量方法的不足的基礎(chǔ)上,提出研制一套高精度頻率穩(wěn)定度測量系統(tǒng),包括高精度、寬頻率測量范圍的時域頻率穩(wěn)定度測量儀和配套使用的頻率處理軟件。頻穩(wěn)測量儀根據(jù)功能模塊劃分,可以分為頻率偏調(diào)鏈路、混頻模塊、信號處理模塊和FPGA四個主要模塊。其中,頻率偏調(diào)鏈路的設(shè)計至關(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、寬頻率測量范圍的頻穩(wěn)測量儀的實現(xiàn)打下堅實的基礎(chǔ)。通過一系列實驗對本論文研制的頻穩(wěn)測量儀的性能做出測試,研制的頻穩(wěn)測量儀測量1OMHz時本底為3.7E-13/1s,可以測量1～30MHz任意頻率的100ms到100000s穩(wěn)定度、頻率值、天漂移率。實驗表明,在0～50℃溫度范圍內(nèi),頻穩(wěn)測量儀可以保持較高的測量精度。通過與國內(nèi)外的頻率測量儀器進行各項指標(biāo)的對比,本論文實現(xiàn)的頻率穩(wěn)定度測量儀在測量精度、頻率測量范圍和取樣時間范圍方面都取得了較好的結(jié)果。頻穩(wěn)測量儀的測量結(jié)果由頻率處理軟件的圖形化界面實時顯示,并且可以實時保存測量數(shù)據(jù),方面用戶后期處理。
【關(guān)鍵詞】：高精度 頻率測量 DDS 噪聲分析
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM935.12
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 引言10-16
• 1.1 高精度頻率測量的重要性10
• 1.2 高精度頻率測量技術(shù)的現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 對于頻率測量儀器的主要要求10-11
• 1.2.2 國內(nèi)外現(xiàn)有頻率測量儀器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)的表征方式和測量方法16-30
• 2.1 原子頻標(biāo)的信號模型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 雙混頻時差法27-28
• 2.4.5 幾種頻率測量方法的總結(jié)28-30
• 第三章 高精度、寬頻率測量范圍的頻穩(wěn)測量儀的設(shè)計30-46
• 3.1 頻穩(wěn)測量儀設(shè)計目標(biāo)與方案30-31
• 3.2 頻率偏調(diào)源的設(shè)計與理論分析31-39
• 3.2.1 頻率偏調(diào)源的設(shè)計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39-41
• 3.4 信號處理模塊設(shè)計41-42
• 3.5 測量儀的軟件設(shè)計42-46
• 第四章 頻穩(wěn)測量儀的實現(xiàn)與結(jié)果分析46-68
• 4.1 頻穩(wěn)測量儀的初步實現(xiàn)與測試結(jié)果分析46-51
• 4.1.1 倍頻模塊的實現(xiàn)46-48
• 4.1.2 AD9912的配置48
• 4.1.3 信號處理模塊的實現(xiàn)48-49
• 4.1.4 初步實現(xiàn)的頻穩(wěn)測量儀樣機自檢結(jié)果與分析49-51
• 4.2 頻穩(wěn)測量儀的優(yōu)化與測試結(jié)果分析51-61
• 4.2.1 頻率偏調(diào)鏈路附加噪聲的評估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 信號處理模塊的優(yōu)化56-59
• 4.2.5 頻率準(zhǔn)確度測量誤差的優(yōu)化59-61
• 4.3 不同頻率的自檢測試結(jié)果61-62
• 4.4 不同溫度下的自檢測試結(jié)果62-63
• 4.5 比對測試結(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82-84
• 作者簡歷及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果84

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 白力軍;張冠宇;蘇志強;杜向偉;;任意頻點雙混頻時差測量方法及儀器的研究[J];電子測量與儀器學(xué)報;2014年05期

2 屈八一;周渭;王江安;李珊珊;;高精度的時域頻率穩(wěn)定度測量儀的研制[J];電路與系統(tǒng)學(xué)報;2013年01期

3 鄭平;;學(xué)生管理系統(tǒng)[J];計算機光盤軟件與應(yīng)用;2013年01期

4 睢建平;陳智勇;高偉;秦蕾;盛榮武;;一種基于偏調(diào)鎖頻的差拍法高精度頻穩(wěn)測量儀[J];宇航計測技術(shù);2010年03期

5 卜云;吳曉燕;文光俊;邵振海;藤瀨雅行;;毫米波頻率綜合器研究進展[J];微波學(xué)報;2007年04期

6 魯?shù)腊?余鈁;李超;朱熙文;盛榮武;;一種新的低噪聲梳狀譜發(fā)生器[J];宇航計測技術(shù);2007年03期

7 彭輝生;陳永泰;;DDS信號發(fā)生器中橢圓低通濾波器的設(shè)計[J];電子元器件應(yīng)用;2007年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉婭;多通道數(shù)字化頻率測量方法研究與實現(xiàn)[D];中國科學(xué)院研究生院（國家授時中心）;2010年

2 于建國;優(yōu)于皮秒（ps）量級的頻標(biāo)比對技術(shù)和高精度頻率測量方法的研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2003年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 何慧征;數(shù)字式雙混頻時差測量系統(tǒng)的研究設(shè)計與仿真實現(xiàn)[D];北京工業(yè)大學(xué);2014年

2 劉彪;頻率穩(wěn)定度自動評估系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];中國科學(xué)院研究生院（國家授時中心）;2014年

3 蔡福貴;高精度頻率比對儀的研究與實現(xiàn)[D];武漢理工大學(xué);2013年

4 馬艷;星載銣原子鐘的頻率漂移補償技術(shù)[D];西安電子科技大學(xué);2013年

5 劉宗一;相位噪聲提取技術(shù)研究與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2013年

6 陽麗;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[D];武漢理工大學(xué);2012年

7 董喜艷;導(dǎo)航系統(tǒng)中相位噪聲模型建立與分析[D];電子科技大學(xué);2012年

8 趙亮;高精度頻率穩(wěn)定度測量儀的設(shè)計和實現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2011年

9 曾錚;短期頻率穩(wěn)定度時域測量方法及實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2008年

10 鄭珍;基于比相法的高分辨率頻標(biāo)比對技術(shù)的研究[D];西安電子科技大學(xué);2006年

，

本文編號：753525