基于GPS实现测频等功能的虚拟仪器的研制

设计和研制了一种适用于大专院校示范教学实验的虚拟仪器。该虚拟仪器以GPS接收模块输出的1PPS(秒脉冲)信号为基准,测量无源石英晶体振荡器频率,同时利用GPS信号实现了仪器的时间同步与测距功能。从硬件和软件两方面描述了该虚拟仪器的构成及设计方法,主要介绍和讨论基于GPS和虚拟仪器技术实现多功能测量的途径。     

时间频率溯源链的重要特性及其应用

主要以美国国家技术标准研究院(NIST)的时间频率溯源链系统为典型,给出其方框图和技术指标,并述评了NIST的宗旨、任务,及时间频率溯源链的重要特征是:拥有高精度的铯喷泉原始频率基准(准确度、稳定度均~1.10-15);在时间频率传递方法和技术研究开发方面处于领先地位;在远程校准的频率测量和分析系统(FMAS),及溯源链系统的尖端装备的高集成化、自动化、智能化、轻量化品质方面均达到先进水平。并综述了高精度的时间频率同步系统在天文学测量、导弹发射、导航、定位等科学实验研究领域中的重要作用和目前达到的关键技术指标。     

50 m 射电望远镜的时间标准问题的讨论

定量分析了原子钟的时间频率特性产生的守时时差,估算了原子时频标准的守时时差对有关物理量测量所产生的影响．给出了现代实用型原子钟的性能指标比较表,和用现代无线电手段传递、比对时频标准信号达到的指标．论述了高精度时间频率标准在大地、深空间探测、VLBI及毫秒脉冲星计时应用测量中的重要地位、作用．阐述了50 m射电望远镜的科学目标、“嫦娥”1号探月卫星任务对时间标准提出的高精度要求和选用原则．为了实现其科学目标和任务,必须建设与其研究目标相适宜的、标准尽可能高的原子时频标准,才能获得高质量的数据信息和高效能的研究成果．并对建设怎样的时间标准等问题进行讨论和提出具体建议．     

用于守时工作的时间间隔计数法与双混频时差测量比对法的比较

为了比较用于守时工作的时间间隔计数法和双混频时差测量法,分析了国家授时中心时频基准实验室的两种测量比对设备(SR620时间间隔计数器和PCOMP多通道相位比较仪)对同一组原子钟进行测量时所得到的结果(钟的速率、RMS、测量精度和稳定度)。分析所得的主要结论是:双混频时差测量法具有更高的比对精度,更适用于氢原子钟短期(τ≤5 d)稳定度的测量。     

GPS国际时间比对结果的分析

根据国际计量局（BIPM）时间部和国内外一些实验室（USNO，CRL，TAO，CSAO，SO）的时间公报上公布的GPS时间比对数据，我们用三种方法（单站、飞越、共视）对GPS时间比对的时间测量精度和频度测量精度进行了比较分析，得到了如上一些结果。1、最近三年（1989－1991）的GPS时间比对精度的平均值（数据取样时间为1天，按月单星计算结果后再多星结果平均，然后每年12个月平均）从40－60ns提高到20－30ns。2、在实验室设备（接收机和钟）性能优良的条件下，1991年的GPS时间比对精度的结果是很好的：（1）单站法的结果为12.6－44.0ns，平均值为21.6ns；（2）飞越法的结果为14.4-33.8ns，平均值为18.5ns。（3）共视法的结果为7.7-25.4ns，平均值为13.5ns。3、取样时间为1天和10天的GPS时间比对的频率测量精度分别为1－3×10^－13和3－8×10^－14。在频率稳定度模型中，取样时间为1－4天时的贡献主要是调频白噪声，取样时间为5－10天时的贡献主要是调频闪变噪声。     

双混频时差测量技术在搬钟时间同步实验中的应用

本介绍了1985年国际搬钟时间同步实验和1987年国内搬钟时间同步实验中使用双混频时差（DMTD）测量技术的结果。实验结果表明：DMTD测量技术在搬钟时间同步实验中，对于确定钟速和同步精度以及严密监视钟的相位、频率跳变等方面是很有用的。它与秒脉冲（1PPS）时差测量技术可同时使用和相互补充。     

NTSC的双混频时差测量系统试运转结果分析

中国科学院国家授时中心(NTSC)新进口的由德国Timetech公司制造的双混频时差测量系统(dual mixer time difference system,DMTD)已经通过了试运行。介绍了DMTD的工作原理和设备结构。NTSC时频基准实验室的主钟(MC)信号作为DMTD的频率参考信号,5个氢钟和18个铯钟的频率信号作为被测信号与MC信号进行相位比对。用频率分配放大器输出的多路MC信号也作为被测信号用以监测DMTD本身的精度和稳定度。给出了DMTD和时间间隔计数器TIC实际测量结果的比较及误差分析。测量结果表明DMTD特别适用于频率短期稳定度非常高的氢原子钟这样的频标之间的频率和时间比对。该设备将用于NTSC的守时工作,不久的将来也将用于铯喷泉与氢钟的频率比对。     

时间间隔计数器的研制

介绍了一种新研制的时间间隔计数器,并给出了实验结果和误差的定性分析。通过斜坡发生器,高速采样保持,A／D转换和器件时延平衡等电路的使用,该计数器在5MHz频标下可达到较高的测量精度和分辨率,该计数器亦可用于频率的精确测量。     

一种双向测距与时间同步系统的设计与分析

在研究双向单程伪距测量原理的基础上,设计了双向测距与时间同步（DRTS）终端系统总体构架,阐述了在系统中使用的技术,并搭建了基于DSP＋FPGA的双向测距与时间同步系统软硬件平台。实验结果表明,此系统的码速率为5MHz、中心频率为15MI-Iz时,测距和时间同步的分辨率可达0．15cm和5ps（@1S）,采用不同频率源时测距和时间同步的精度分别为1．038m和3．46ns,采用相同频率源时分别为0．28cm和9．43ps（参考频率稳定度1×10^-10／d量级）。与国外同类产品相比具有测量精度优势,但考虑通用性,此系统的硬件仍需进一步优化,软件上需要做到码速率可调。     

上海天文台VLBI站的时间基准

本文叙述了VLBI系统对时频的要求和上海天文φ6米天线VLBI实验系统（徐家汇）的时频基准，并介绍了上海天文台φ25米天线VLBI（佘山）时间基准的建立以及开展时间工作的初步设想。     

脉冲星时稳定度及可能应用

给出了毫秒脉冲星长期计时观测最新结果和脉冲星时与原子时频率稳定度的比较。指出脉冲星时频率稳定度的提高受到计时观测误差的限制,讨论了提高毫秒脉冲星计时观测精度的方法。随着脉冲星计时阵的实施,脉冲星时的应用已为期不远。可能的应用包括毫秒脉冲星与原子钟结合守时、建立综合脉冲星时和用脉冲星计时阵检测原子时误差等方面。     

时频测控技术的发展

目前，在所有的物理量中时间与频率标准的物理实现具有最高的准确度和稳定度，它们的发展不但在计量技术中，而且在几乎整个高科技领域中起着十分重要的作用。这方面的发展一直受到发达国家的高度重视。根据近年来与国外同行的技术交流和了解的情况，对时频测控技术的发展和影响等作了介绍。     

光纤时间频率传输数字相位补偿方法

为提高光纤时间频率传输的精度,提出了数字移相补偿方法。该方法采用单片机量化发送端和接收端射频信号的相位差,然后再控制数字移相器调整发送端射频信号相位,使二者相位趋于一致,实现传输光纤引起相位变化的前置补偿,从而提高时间频率传输精度。实验表明,该系统可将发射端信号和接收端信号的相位差减少到5似内。     

与进供进的时间工作

20世纪50年代以来计算机技术、信息科学和空间科学的发展对高精度时间频率提出了日益增长的需求，电子技术、空间技术和量子物理的发展推动了高精度时间频率领域的学科发展和技术进步。简要介绍时间尺度、UT1的测定技术、守时钟、时间同步技术和授时手段各方面半个世纪的飞速发展，并展望未来时间工作的前景。     

NTSC时频基准实验室守时系统自动监测软件

为了能实时了解中国科学院国家授时中心（NTSC）时频基准实验室守时系统的运转情况,编制了本软件。本软件的功能是对系统中原子钟最近一个月的比对数据进行实时计算后,得到一个纸面的加权平均时间尺度“TA”,用它作为监测UTC（NTSC）、UTC（JATC）和原子钟运转情况的参考,给出TA-UTC（NTSC）、TA-UTC（JATC）、以及每个钟相对于TA的速率曲线。通过选用窗体上设置的各个按钮,能很方便地监测原子钟和测量设备的运行情况。位于陕西蒲城的BPL监控室可以通过远程局域网得到NTSC守时实验室的数据,实时运行本软件,并用TA作为参考,即可监测BPL监控室原子钟运行情况,并且对BPL发播工作钟时间T（PU）进行监测和频率驾驭,以实现T（Pu）同步到扩形（NTSC）。     

国外原子时频最新进展

概述了传统原子频标的现状，以及新型原子频标和国际原子时的研究进展，介绍了为适应高精度新型频标和国际原子时的比对需要而开展的远程时频传递技术。     

用于JATC远程时间比对的双频GPS接收机

中国科学院国家授时中心为“我国综合原子时（JATC）建立与保持的研究”项目研制的双频多通道GPS时间传递接收机NTSCGPS-2，不仅具有远程时间比对的功能，还增加了我国综合原子时需要的本地钟比对功能和精密定位功能。在不增加其它比对设备的情况下，满足JATC项目对远程时间比对的要求。NTSCGPS-2具有如下性能特点：（1）采用双频观测，可实测电离层时延；（2）远程（西安-上海、西安-澳门）时间比对精度达到2ns；（3）具有本地钟间的比对功能，在正常共视观测的同时，还可进行2个本地钟间的比对；（4）具有精密定位功能，相对定位精度为5cm。     

原子钟时域频率稳定度分析中等效自由度的计算与分析

该文基于标准化自协方差函数的组合算法计算了阿仑方差、哈达玛方差的重叠和非重叠形式以及改进阿仑方差、时间方差的等效自由度,并用经验公式计算了总方法估计的等效自由度,在此基础上对各种方差估计不同噪声情况下的等效自由度进行了比较分析,得出如下结论,总方法估计的等效自由度大于相应非总方法估计的等效自由度,重叠和非重叠阿仑方差估计的等效自由度大于相应哈达玛方差估计的等效自由度;对非重叠估计而言,噪声的频率越低,其等效自由度越大;而相应的重叠估计和总方法估计与之相反,噪声的频率越高,其等效自由度越大,这也说明重叠估计和相应的总方法估计对高频噪声等效自由度的提高优于低频噪声.     

吸积盘随机振荡光度功率谱密度中低频准周期振荡现象的研究

采用含有频率涨落噪声和指数形式关联随机力作用的广义朗之万(Langevin)方程模型描述黑洞吸积盘的垂向振荡,推导出吸积盘随机振荡光度功率谱密度的解析表达式,并讨论了系统参数对功率谱密度中低频准周期振荡(Low Frequency Quasi-Periodic Oscillations,LFQPOs)现象的影响。研究结果发现选取合适的系统参数时,功率谱密度曲线上出现了一个基频和一个二次谐频的共振双峰低频准周期振荡,基频峰对应的中心频率为吸积盘振荡的特征频率;随机力关联时间决定了基频峰的高度和宽度,频率噪声强度和粘滞阻尼只对二次谐频峰产生影响。结果说明吸积盘的随机振荡模型可以作为低频准周期振荡起源的一种解释。