多通道雙混頻時(shí)差頻標(biāo)測試系統(tǒng)

1、PAGE PAGE 3多通道雙混頻時(shí)差頻標(biāo)測試系統(tǒng)一、概述（一）用途多通道雙混頻時(shí)差頻標(biāo)測試系統(tǒng)是高精度時(shí)域參數(shù)測量儀器，主要用于測量、比對多個(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)，各級計(jì)量部門的頻標(biāo)計(jì)量，還可以應(yīng)用于無線電導(dǎo)航、航空、通信、天文、物理研究、計(jì)測等領(lǐng)域。（二）特點(diǎn)高穩(wěn)定頻率標(biāo)準(zhǔn)度時(shí)域頻率穩(wěn)定的測量方法一般有頻差倍增測頻法、頻差倍增測周法、差拍法、雙混頻時(shí)差法和比相法、比時(shí)法等。頻差倍增測頻法測量誤差較大，適用于短期穩(wěn)定度測量，參考頻率標(biāo)準(zhǔn)不需要調(diào)偏。頻差倍增測周法測量誤差較小，適用于短期穩(wěn)定度測量，參考頻率標(biāo)準(zhǔn)需要調(diào)偏。差拍

2、法測量誤差小，適用于短期穩(wěn)定度測量，參考頻率標(biāo)準(zhǔn)需要調(diào)偏。比相法、比時(shí)法測量誤差小，適用于長期穩(wěn)定度測量，參考頻率標(biāo)準(zhǔn)不需要調(diào)偏。雙混頻時(shí)差法測量誤差小，適用于短期和長期穩(wěn)定度測量，參考頻率標(biāo)準(zhǔn)不需要調(diào)偏。很容易實(shí)現(xiàn)阿倫方差測量所需無間隙連續(xù)采樣的頻率穩(wěn)定度測量，而且對時(shí)間間隔的測量不需要很高的精度。（三）產(chǎn)品國內(nèi)外現(xiàn)狀國內(nèi)對商品型DMTD測量系統(tǒng)的研制只有 HYPERLINK / 石家莊數(shù)英儀器一家單位。國際上生產(chǎn)商品型雙混頻時(shí)差（DMTD）測試設(shè)備的典型代表是美國Symmetricom和德國的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)品主要依賴進(jìn)口，其中多家單位使用的是Symmetricom和Time Tech的多通道測量系統(tǒng)。（四）技術(shù)發(fā)展趨勢測量本底噪聲小，頻點(diǎn)寬成為雙混頻時(shí)差法追求的目標(biāo)；參考和被測頻率標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行任意頻點(diǎn)測量比對；軟件無線電技術(shù)為雙混頻時(shí)差測量提供了新的發(fā)展平臺(tái)；雙混頻時(shí)差測量技術(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，分別和兩比對頻標(biāo)的頻率進(jìn)行混頻，產(chǎn)生兩個(gè)低頻信號，低頻信號的標(biāo)稱頻率一般取1Hz、10Hz、100Hz或1kHz，由被測的頻率穩(wěn)定度最小取樣時(shí)間決定。最后測量兩個(gè)低頻信號的相位差（時(shí)差），通過相位差的變化量求出兩頻標(biāo)的相對平均頻率偏差，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)差測量系統(tǒng)的原理框圖如下圖：被測頻標(biāo)參考頻標(biāo)低通濾波器低通濾波器過零檢波過零檢波相位差測量媒介頻標(biāo)fxfbf0=fx+ffbfb+ffb+ffc通過雙重混頻，信號間的時(shí)差被倍增了f0倍，被測頻差由高頻不損失地保留在低頻信號中，因此測量的分辨率大大提高。作為中介源的輔助振蕩器的噪聲，由于兩通道的對稱性而大大抵消。這里f0 是兩比對信號的頻率標(biāo)稱值，是差頻周期值。使用這種方法，對相對頻率起伏的計(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，它揭示頻率源的早上類型，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。測量帶寬頻率穩(wěn)定度測量裝置的信號通帶寬度。帶寬越小，裝置引入的噪聲被抑制的越多，能減少測量不確定度；但過窄也會(huì)抑制被測信號的噪聲使測量結(jié)果不真實(shí)。一般規(guī)定測量帶寬大于采樣時(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)定度測量時(shí)對應(yīng)的平均時(shí)間。1ms-1年。采樣間隔可任意設(shè)置。四、選購注意事項(xiàng)價(jià)格選購雙混頻時(shí)差測試系統(tǒng)首先需要考慮產(chǎn)品價(jià)格范圍。雙混頻時(shí)差測試系統(tǒng)的價(jià)格取決于許多因素，包括測量頻率、測量通道數(shù)、測量功能等，一般情況下，相同指標(biāo)的雙混頻時(shí)差測試系統(tǒng)，國產(chǎn)比進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格便宜很多。比對不確定度對于雙混頻時(shí)差測試系統(tǒng)，阿倫標(biāo)準(zhǔn)方差是最重要的指標(biāo)，描述儀器測量結(jié)果引入的誤差范圍，比對不確定度越高價(jià)格越高。測量頻率范圍一般測量范圍是1MHz30MHz，通過前置混頻器頻率范圍可以可擴(kuò)展到