利用相位群处理的铷原子钟频率链接原理

针对原子钟内存在大量的倍频等信号处理环节,影响了铷频标的短期稳定度指标的问题,利用相位群同步和群连续的原理,通过广义相位处理的频率链接方法来改造原子钟的系统结构.广义相位处理的频率链接方法是推广至不同频率信号比对中的相位差测量方法,相比之下,文中方案简化了系统的频率变换线路,减少了复杂的频率变换线路所引入的相位噪声.通过结构简单的相位群同步实现锁相控制,使原子钟兼顾良好的长短稳指标和相位噪声指标.     

基于双频信号相位重合点的秒信号产生法

利用两个有一定频差的频率信号相位差变化的周期性规律提出了一种秒信号产生方法．两频率信号可以来自同一个源,但有一个特定的频差．利用选通闸门配合重合检测电路完成相位重合点的高精度提取,并通过对两路信号适当移相使得提取到的相位重合点与标准时间同步．实验结果表明,该方法与传统方法产生的秒信号准确度及稳定度相当,但是将它用于授时系统时,可以发挥频率信号易于传递和测量的优点; 用于原子钟比对时,能利用频率源的比相完成时间比对,降低了成本却提高了比对精度．     

一种宽频率调节的精密OCXO

在精密标准频率控制仪器中,常常需要既能在宽频率范围调节又能够保持高频率稳定度和低相位噪声的可控晶体振荡器．为了实现宽频率范围调节,不得不采用拉动性好但是稳定度和老化率较差的基频晶体振荡器．虽然基于SC切泛音晶体的高精度恒温控制晶体振荡器(OCXO)显现出非常高的频率稳定度和低老化率,但是它的电压控制频率调节范围很窄,无法在锁相受控的情况下使用．针对更宽的频率调节范围,笔者提出一种新的方法,即通过对温度控制来调节OCXO的频率．所有精密OCXO的良好性能都可以保持下来,同时,原来的10^-7量级电压可控频率范围提高到5×10^-6量级或者更宽．这样就能够在需要长期稳定锁定的频率源,如星载的原子钟中得到应用,保证了系统稳定优良的指标．     

一种频率自适应滑动平均滤波器的电网同步方法

针对电网电压畸变条件下电力电子变流器的同步锁相问题,提出一种基于频率自适应滑动平均滤波原理的同步锁相(MA-PLL)方法.该方法在传统的同步锁相环基础上,利用滑动平均滤波器在零点频率处的高衰减性能,消除畸变电网条件下电压谐波及不平衡分量对同步锁相的精度影响;采用频率自适应和幅值归一化方法,提高锁相环在电网电压频率变化与幅值波动时的跟踪性能;采用小信号分析法,对锁相环系数进行设计和选取,提高锁相环的动态响应.实验结果表明:在电网电压畸变、不平衡以及频率变化情况下,提出的方法均能准确快速地获得电网的相位和频率信息.     

一种电力电子装置实用的锁相技术

在很多电力电子装置中都需要使用电网电压的相位同步信号。快速准确地锁定电网电压相位角是电能控制设备控制策略的基础。在一些实际工程项目中,电网存在谐波严重、频率偏移和电压抖动的问题,常规的过零检测方法已不能取得满意的锁相效果。给出一种基于同步旋转坐标系的同步锁相技术,可以在电网出现上述问题的情况下,快速、准确地锁定电网相位。目前该锁相技术已经在多个项目中应用,从现场运行情况看同步锁相稳定、性能良好,具有良好的应用前景。     

磁感应断层成像中的高频率稳定度信号源的选择

磁感应断层成像系统中信号源频率稳定度对相位测量精度有着重要的影响.推导了信号源频率稳定度与系统相位漂移的关系,且对采用DDS、PLL两种方式实现的信号源频率稳定度进行了测量和对比,测量了采用不同频率稳定度的信号源时系统的相位漂移.结果表明,DDS产生的信号频率稳定度较高,系统相位漂移随信号源频率稳定度的提高而减小.     

高精度锁相环电机控制系统

锁相环路是一种能实现相位自动锁定的控制系统,主要用于频率合成及跟踪解调系统.本文介绍了一种使用锁相环技术控制电机的方法,将电机的转速信号与控制信号进行相位比较,取出二者的相位差作为控制信号,经滤波、放大后控制电机运行,使电机始终保持匀速转动.引入锁相环后系统的控制精度从1%提高到0.1%,并且稳定度和抗干扰性等其他指标都有很大提高,克服了早期使用模拟器件控制电机时,控制精度低,稳定度差等缺点.     

数字化并联有源电力滤波器的软件锁相环实现

介绍了一种基于DSP的频率校正和基波相位校正的新方法,用于数字化并联有源电力滤波器的工频锁相.通过频率校正环节和相位校正环节分别计算出基波分量频率和初相与标准信号的误差,用以调整标准信号的频率和相位.该方法不需要闭环反馈,结构简单,其响应速度可以满足并联有源电力滤波器谐波检测以及谐波指令电流控制输出的时间要求.     

频率标准瞬态稳定度的精密测量

为解决常用数字化计数测量信号瞬态噪声和短期稳定度精度不高的问题,采用创新的相位重合检测技术来测量频率源的瞬态稳定度．多个不同分辨率的重合检测线路的状态可以转换成为相位起伏的幅度信息．测量的分辨率取决于重合检测电路的不稳定性．实验中采用的标准信号是超高稳定度晶体振荡器,被测信号分别为高稳定度的晶体振荡器和指标明显差的恒温晶体振荡器,利用相位重合检测技术均能够正确反映出实际稳定度情况．频率源的瞬态稳定度的测量对于频率源实时短期不稳定度以及远端相位噪声的描述具有重要的作用．     

一种超远程星-地频率相位同步系统

为了解决卫星与地面电子设备之间超远程的频率、相位同步问题,给出了一种基于锁相环技术的频率相位同步接收系统.根据锁相接收机的工作原理,对环路带宽与微波链路传输电平等关键参数进行了设计;基于星-地实际链路的实验方法,进行了验证.实验结果表明,系统锁相接收机的环路噪声带宽约为20 Hz,环路带内10 Hz处相位噪声为-116 dBc/Hz.该系统实现了36000 km星-地频率基准的实时精确相位同步,具备自适应多普勒频率跟踪能力.     

简易在轨导航卫星钟长稳测试方法

在导航卫星的卫星钟发生器中,按一定频度测量主备卫星钟之间相位差,并将该相位差值作为卫星钟的监测信息,通过无线通道下行发射.在提出的星载卫星钟长稳测试方法中,首先利用地面接收机解调卫星钟的监测信息,然后进行数据处理获得主备卫星钟之间的相位差样本值,最后通过计算得到卫星钟的长期稳定度特性参数.该方法克服了传统方法需要高精度地面时频参考和复杂测试设备的问题,实现了简单、快速,测量精度能满足测试要求.采用该方法对多个在轨导航卫星进行测试,测试结果与对应卫星钟发射前的地面测试结果一致,该测试方法能准确反映在轨导航卫星钟长期稳定度特性.     

晶体振荡器输出的精密频率改正技术

在数字化的背景下,借助于采样时钟和输入信号之间的时钟游标效应以及模数转换器的量化误差抑制技术,该文提出了一种先进的直接数字测量原理。以此原理设计了一款针对精密晶体振荡器的精密频率改正器,用于解决精密石英晶体振荡器老化和自身频率准确度的变化问题。相比传统的频率合成器宽范围频率调节,其不同之处在于采用非标准频率的晶体振荡器作为参考,通过频率改正功能实现标准的频率输出,其输出信号的频率范围明显要窄的多,同时可以实现秒级稳定度小于3×10-12,以及10-11量级的微小频率改正。     

多芯片小数分频锁相环输出信号相位同步设计

为了在多通道射频（RF）通信系统中,实现多个收发器芯片或单个收发器芯片上的锁相环（PLL）相位同步,提出小数分频PLL输出信号相位同步算法. 设计相位累加采样点数选取算法,算法选取的采样点数用于累加参考时钟欠采样的PLL输出信号与数控振荡器（NCO）产生的参考信号经三角运算的结果,以消除高次谐波分量,并有效降低相位差计算结果的误差. 根据相位差的计算结果反馈调节PLL内 delta-sigma 调制器(DSM)输入的小数分频比,线性调整PLL输出信号的相位,实现多个PLL输出信号相位与参考信号相位同步. 通过仿真验证算法的正确性,且最终相位同步后的相位误差为0.35°,完成同步所需的时间为210 ms.     

Phase noise measurement based on the regularity change of phase difference group

A method for phase noise measurement is put forward based on the regularity change of the phase difference group and the frequency relationship between the signals. The technology takes advantage of the phase difference relationship affected phase fluctuant change between the periodic signals in nature. The ± 1 count error can be eliminated by building the measuring gate using phase coincidence detection to measure phase difference group synchronization between reference and measured frequency. The comparison and processing can be completed between the same or multiple frequency signals. The phase noise measurement can be realized in this condition so that the carrier frequency is inhibited in order to extract the information on the signal phase noise. The high resolution phase measurement can be realized in the frequency range of 1～190MHz.     

智能化变电站中多源自适应时间同步系统

为了满足日益增长的智能化变电站时间同步需求,提出一种多源自适应的时间同步系统方案.基于各种时间基准的特点,采用外部时间基准校正本地原子钟时间基准,建立秒脉冲同步产生上升沿和国际标准时间对齐秒脉冲的时间同步系统方案,设计优化算法,并采用多重误差补偿算法对输入的有效同步源的同步信号进行数据筛查和量化误差补偿,提高了同步信号...     

一种集成占空比校准的低杂散参考时钟倍频器

为降低小数分频模拟锁相环的相位噪声,并改善采用传统异或门倍频器对参考时钟进行倍频时引起的锁相环输出杂散,提出了一种集成占空比校准的低杂散参考时钟倍频器.该倍频器对输入时钟进行倍频后输出参考时钟到锁相环,通过降低锁相环的分频比有效降低了锁相环输出信号的相位噪声.针对由倍频器输入时钟占空比误差引起的参考时钟频率抖动及锁相环输出杂散恶化,该倍频器通过数控边沿调整技术在较大误差范围内进行占空比粗调,然后通过模拟占空比校准环路进行高精度占空比校准,两种校准方式根据所提出的占空比校准控制算法协同工作,在扩大校准范围的同时提高了校准精度.仿真结果证明可以将100 MHz输入参考时钟占空比误差从13.8%降低至0.007%,且倍频输出频率误差低至380×10~(-6).基于40 nm CMOS工艺对该倍频器进行流片验证,测试结果表明:该倍频器能够使锁相环输出信号的带内噪声降低约6.67 dB,量化噪声降低约5.61 dB,且占空比校准后,能够将锁相环输出信号频谱中距离载波1/2参考时钟频率偏移处的杂散降低约9.52 dB;通过倍频器对锁相环的参考时钟进行倍频能够有效降低锁相环的带内噪声和量化噪声,对倍频器输入时钟的占空比进行校准能够有效降低锁相环输出频谱中的杂散.     

多通道高采样率任意波形发生器的设计

任意波形发生器是一种可以产生任意激励信号的测量仪器。输出波形带宽、通道数目以及通道间同步精度是任意波形发生器的关键指标。为了实现高带宽、多存储器并行的结构,并行存储技术被用来突破相位累加器和波形查找表工作速度的限制,然而该结构却存在比传统结构更加复杂的同步误差。针对此问题,该文分析了采用多存储器并行结构的任意波形发生器的同步需求,通过时钟、触发信号的精密分配以及内嵌相位校准模块设计,消除了数据时钟的随机初始相位、随机触发位置以及分频造成的随机相位差。最后对设计的任意波形发生器的相应指标进行测试验证。     

一种能改善DDS输出精度的技术

为改善直接数字式频率合成技术中存在对频率控制字取整造成的实际输出频率和拟产生频率有微小差异的问题．文中对直接数字式频率合成器中的相位累加过程进行了控制,实现了一种可输出精确频率的直接数字式频率合成技术．利用实际输出频率和理论频率之间的相位差变化特性优化设计控制过程．实验结果表明该技术方案有效,能将直接数字式频率合成技术中尾数频率的影响减小至1/10⁴,而控制过程对输出信号的相位噪声和频率稳定度等指标几乎无影响．     

任意占空比数字信号位同步时钟盲提取的数字实现

该文用FPGA和DSP设计的双核数字系统结合软件算法完成了任意占空比数字信号的自动识别,实现了较宽范围的位同步时钟盲提取。同时根据双向打点原理,详细分析了盲提取位同步时钟频率产生误差的原因,并总结出双向打点盲提取频率相对误差和最大相对误差的公式。该公式对所有双向打点系统具有理论指导和工程实践意义。通过测试,采用150 MHz的打点时钟,对于12 Kbps以下的单极性非归零数字信号,可以很好地实现盲同步的频率跟随性。实验数据表明:对于相同速率的单极性非归零码(NRZ)和占空比为 D 的单极性归零码(RZ),RZ的盲提取频率相对误差是NRZ的1/(D, 1 ? D)_min倍。实验结论证明该文建立的盲提取频率相对误差公式是正确的。