时频系统中主备钟一致性保持方法的研究1

为保证主、备钟切换时时间信号的准确性和稳定性,开展了主、备钟一致性保持方法的研究。搭建了进行主、备钟一致性保持的实验系统,阐述了系统的原理,分析了不同钟差预测模型的效果,给出了计算备份钟频率补偿量的公式,测试了系统在不同控制周期下的同步水平。测试结果表明：采用本系统的主、备钟一致性保持方法,能够实现主、备钟间的最大时间偏差小于1 ns的指标,同时提高了备份钟的长期频率稳定度。     

主钟的频率驾驭算法研究

各时间实验室产生的标准时间UTC(k)是UTC(协调世界时)在各时间实验室的物理实现.为了更好地驾驭主钟系统,使得主钟系统输出时间与标准时间UTC的偏差尽可能地小,且主钟系统输出的信号满足好的短、长期稳定度,因此提出了一种新的驾驭算法,并编制了相应的软件,自动定时计算给出相位微调仪的调整量,从而使频率驾驭后的主钟系统输出时间与标准时间UTC的偏差控制在较小的相位偏差范围内,并尽量不影响其稳定度.测试结果表明了新的主钟频率驾驭算法可以实现相位偏差保持在±15 ns之内,并且在保证不降低UTC(k)长期稳定度的前提下,可以提高它的短期稳定度.     

铯原子喷泉钟低噪声频率综合器的研制

铯原子喷泉钟是现今的时间频率的基准,其中的频率综合器性能直接影响喷泉钟的稳定度性能.介绍了铯原子喷泉钟的低噪声频率综合器的设计和实现.对该频率综合器的测试表明,输出的9.2 GHz频率信号的相位噪声为-82 dB[Rad2/Hz]@offset1 Hz,满足设计要求.     

GNSS CV精密时间服务系统的可靠性改进

为了提高中国科学院国家授时中心基于GNSS CV精密时间服务系统的可靠性,提出并采用了主备服务器双机热备的技术方案.阐述了服务器主从模式双机热备的工作模式,包括主、备服务器间的数据备份、服务器运行状态的检测和切换.根据系统中数据类型和备份要求的不同,采用了相应的备份策略和备份程序实现主备服务器间数据备份;设计了主备服务器的运行状态检测和切换控制流程.测试表明,采用服务器双机热备技术显著提高了GNSS CV精密时间服务系统的可靠性.     

BPL工作钟信号T(PU)的监控方法研究

中国科学院国家授时中心(NTSC)BPL长波授时台升级改造项目要求实现BPL系统的工作钟信号T(PU)的自动监控.T(PU)的控制指标为T(PU)与NTSC时频基准实验室的主钟信号UTC(NTSC)之间的相位时间差的绝对值| UTC(NTSC)-T(PU)|小于50 ns;T(PU)的频偏绝对值优于5×10-13.为达到上述指标,并尽可能提高T(PU)的准确度,研究了在采用不同类型的原子钟作为工作钟频率源时所需采用的T(PU)的监控方法.结论是对日稳较好的频率源,用对工作钟频率源的频偏进行准实时预报得到的值和实测得到的相位时间差UTC(NTSC)-T(PU)来计算应该加到相位微调仪上的频率补偿值,从而进行工作钟的频率驾驭,可以大大提高工作钟信号T(PU)的准确度;而对不太稳定的频率源,频偏准实时预报准确度很差,采用几个月时间段内的平均频偏以及实时实测的相位时间差来进行频率驾驭,以便确保T(PU)的准确度.     

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。     

氢原子钟的频率驾驭算法研究

以氢钟作为主钟系统的频率源,可产生短期稳定度更好的本地时间UTC(k),氢钟通常具有频率漂移效应,这使得氢原子钟的长期稳定度随着时间的推移不断降低,进而影响UTC(k)的稳定度与准确度.为解决这一问题,比较分析了氢钟和铯钟的性能,改进了氢钟参与时间尺度计算的算法,并提出了基于主钟为氢钟的频率驾驭算法.通过搭建试验系统,编制相关的软件,对该算法进行了检验.测试结果表明当氢钟参与原子时计算时,可有效改善参考时间尺度的短期稳定度,同时主钟频率源为氢钟比主钟频率源为铯钟产生的本地时间UTC(k)具有更好的短期频率稳定度.     

SOHM型氢钟在国家授时中心的运行情况分析

上海天文台研制的型号为SOHM-3和SOHM-4的3台氢原子钟在中国科学院国家授时中心(NTSC)已经运行了一年多时间。收集了每个氢原子钟与NTSC主钟的时间比对数据。数据的分析结果给出了这几台氢钟在不同采样间隔上的频率稳定度,也显示出1台氢钟明显的相位跳变,讨论了这种相位跳变的原因。比较了这3台氢钟和从美国进口的Symmetricom公司制造的氢钟的频率稳定度的温度变化效应,指出了上海天文台研究制的氢钟存在的主要问题。     

脉冲星对氢原子钟的频率驾驭算法研究

氢原子钟具有较高的短期稳定度,将其作为主钟可在短期内产生高精度的本地时间信号.但氢钟存在频率漂移现象,导致其长期稳定度较差,从而影响本地时间的准确性.毫秒脉冲星自转高度稳定,借助于其长期稳定度高的特性,可定期实现对氢原子钟的频率驾驭,并对实时信号加以控制.首先分析了国际脉冲星计时阵(International Pulsar Timing Array,IPTA)第二批发布数据中四颗毫秒脉冲星的稳定度随时间的变化,同时采用哈达玛方差分析了中国科学院国家授时中心(National Time Service Center,NTSC)一台氢钟的频率稳定性能,最终给出了利用脉冲星驾驭氢原子钟频率的方法.     

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。     

基于ARM＋FPGA的IRIG-B码产生器的研制

本设计中采用ARM芯片作为主控芯片,FPGA芯片作为主功能芯片,使用C和Verilog语言编程。通过软件控制生成IRIG-B（DC）码信号,由分频1PPS信号和外部标准1PPS信号锁相同步保证时标信号的同步,在产生DC码后采用基于FPGA内部ROM数字查找表技术实现AC码的数字调制。整体方案设计简单,应用方便。     

临潼-蒲城数字微波时间传输系统建设及初步结果

中国科学院国家授时中心的临潼--蒲城微波时间传输系统承担着守时基准钟房(临潼)与发播控制钟房(蒲城)之间的时间同步比对任务.截至2006年底,该系统已经连续工作了28年,由于设备老化等原因,系统的可靠性和性能指标严重下降.概括介绍了微波时间传输系统的技术改造方案和数字微波系统实现的功能,初步结果表明改造后的微波时间传输系统的性能得到了提高.     

BPL长波授时信号质量的分析

利用CsSync1000型接收机的输出数据，分析了BPL信号在接收点的质量，还将该接收机的GRI与主钟（CSAO）1PPS比较，给出了接收时间内BPL发射系统时延变化范围。分析结果表明，BPL发播控制具有较好的短期和中期稳定性能。为进一步提高发播时间控制的稳定性，需要采用新的控制方法和控制设备。     

关于"长河二号"导航系统的时间同步及授时

对“长河二号“导航系统的时间同步及快速恢复等问题作了讨论,提出了利用BPL长波信号、GPS共视或搬运钟等方法来实现时间同步和增加授时功能的方案.最后,给出了“长河二号“东海台链的主台信号与国家授时中心的UTC(NTSC)之间的同步实验结果.     

原子时的小波分解算法

时间尺度的就是根据一组原子钟的数据,用统计的方法计算出平均的时间尺度。其目的是使综合时间尺度的噪声最小。一般的原子时算有脱离经典加权的局限性,只能抑制原子钟的栽一种噪声。运用小波分解的方法建立以分解原子时,将原子信号在小汉域按频率尺度分解原,然后在不同频率范围加权,这种方法不但考虑不同原子钟在同一个频率分量的不同稳定度,而且考虑不同频率分量的不同稳定度,它有着独特的优越性。