谢彦民,马 煦,孔 维,孙海燕

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1 引 言

频率稳定度就是指频率源经过一定时间的预热,其频率达到某一实际值后保持这个值的能力。频率稳定度是评价信号源质量的重要参数。伴随对频率源需求量的增加,以及频率源调试的需要,频率稳定度测量的需求量很大。目前,各种频率源具备优良的短期稳定度或长期频率稳定度[1,2],例如,高稳定度晶体振荡器的秒级频率稳定度常常可以达到10-11到10-12量级,商用小铷原子钟的100 s级频率稳定度常常可以达到10-13量级,主动型氢原子钟的万秒级稳定度可达3×10-15。频率稳定度时域测量方法有多种,主要有频差倍增法、差拍法等[3-5]。这些测量方法存在的问题是只能针对特殊的点频进行测量,不能完成对1～30MHz之间任意频率的测试。若要实现对1～30MHz之间任意频率进行测试,需要一个频率合成器,即利用5MHz或者10MHz等常用的标准频率信号获得一个新的参考源。但频率合成器制造工艺困难,体积庞大,引入的噪声和干扰较大,且输出信号的稳定度较差。本文基于双混频时差法测量频率稳定度能够降低对频率合成器指标要求,从而实现宽带高精度时域频率稳定度测量。

2 双混频时差法测量频率稳定度可行性分析

频率稳定度具有随机误差的特性,需利用统计学方法进行估算和处理。在时域中,频率稳定度表现为信号源输出频率在取样时间内的平均值随时间起伏;在频域中,则表现为信号源输出的频谱不纯。……