光纤时间传输及相位补偿

介绍了国外几种利用光纤进行时间频率传递的方法和经验.对无补偿光纤时间频率传递方法、双向时间频率传递方法、光学机械温度补偿方法及电子共轭相位补偿方法作了较详细的描述.光纤时延主要随温度而变化,在200 km以内,时延的日变化为几纳秒,月变化为十几纳秒.在50 km内利用光纤传输100 MHz频率信号时,在不补偿情况下频率稳定度为: 3×10-14/s,1×10-15/d;光学补偿后的频率稳定度可达到1.5×10-14/s,1×10-17/d.电子共轭相位补偿后,温度变化20℃引起的相位变化降低了45倍.光纤传输对短期频率稳定度影响较小,对日及更长期的频率稳定度影响较大.     

基于单片机和GPS信号的校频系统

介绍一种基于INTEL 80C196KC单片机的校频系统,包括系统的设计原理、硬件组成和软件实现。该系统通过利用GPS接收机得到的1PPS秒脉冲信号,实现对晶体振荡器频率的校准,从而获得一个短期及长期稳定度都比较优良的时间频率标准。该系统采用了量化时延原理进行短时间间隔比对,对测量数据进行卡尔曼滤波处理。     

利用光纤进行高精度时间传递

介绍了一种利用光纤电视信道传递时间和频率的初步方案,对闭环时延的测定作了阐述,还讨论了采用扩频技术的副载波复用系统进行双向时间传递的方法.     

毫秒脉冲星计时观测的研究进展

对毫秒脉冲星时间测量的理论、方法和技术研究的进展进行了阐述。根据近年来取得的观测研究结果,毫秒脉冲星计时测量误差～2×10－7秒,毫秒脉冲星自转周期稳定性足以和现代原子钟相媲美：其相对频率不稳定度达到1×10－14（1年≤γ≤5．2年）,并可望更高。近年来,脉冲星计时观测系统的接收灵敏度获得很大改进,计时观测的数据采集、处理技术、脉冲到达时间分析模型研究等都有长足发展。通过综合脉冲星时间算法得到的脉冲星时间尺度将比现代原子时具有更高的长期稳定度。叙述了脉冲星的物理特性及有关计时观测系统的技术成果,如观测频率和带宽的选择,消色散和接收系统灵敏度等问题。最后对毫秒脉冲星时间测量的误差源进行了讨论,并对脉冲星时间尺度的应用前景做了展望。     

氢脉泽长期性能的改进

腔失谐引起的牵引效应是限制氢脉泽长期稳定度的主要因素,并使时畴测量中的频率稳定度出现不随τ变化的“平坦区域”。本文叙述了近一年来我们为了减小腔牵引所做的实验和改进。通过腔频温度补偿实验而使腔频温度系数小于100Hz/℃;腔温也从50℃降低到约30℃,使原子谐振谱线Q值增大了1.5倍。初步的比对结果表明,作了上述改进后的氢原子钟(锁相晶振)的长期稳定度达到±(4-7)×10~(-14)/日。     

一种基于GNSS的可驯频标的设计与实现

重点介绍了GNSS可驯频标软件设计方法。在软件设计中,采用了滑动中位数方法以滤除测量数据中的奇异值;利用了Kalman滤波器对测量时差数据进行滤波以抑制测量噪声;提出了一种改进型的压控电压产生方法。采用GPS定时接收机1 PPS信号作为参考基准,对原来准确度为1×10-9恒温晶振进行驯服,驯服后频率准确度优于2×10-11。     

基于CPLD的高精度可调脉冲信号发生器研制

为满足精密时间间隔测量设备的测试需要,研制了一种时间间隔可调的高精度脉冲信号发生器。利用计算机串口控制的方式,结合复杂可编程逻辑器件（CPLD）集成度高、可靠性好及工作速度快的优点,采用A1tera公司的设计软件QuartusII进行设计仿真及实现。仿真与实测实验表明,该脉冲信号发生器不仅可以产生单路可调脉冲信号,而且能产生多路可调脉冲信号,产生的单路秒脉冲信号的1s取样Allan方差为1．84×10^-11;产生的时间间隔为100ns的多路脉冲信号的1s取样Allan方差为2．36×10^-11,2路信号之间的时间间隔数据系列的峰一峰值为101ps,可以满足多通道时间间隔测量设备测试要求的稳定度与准确度。     

基于不同轨道类型BDS卫星的载波相位共视时间传递分析

基于北斗卫星导航载波相位共视(BDS CP(CV))时间传递模型,使用IGS多GNSS试验先导项目(MGEX)提供的精密轨道和钟差产品,研究分析GEO,IGSO和MEO 3种北斗在轨卫星进行时间传递的不确定度。实验结果表明:相对于双向卫星比对结果和光纤比对结果,基于IGSO载波相位时间传递结果的标准差较好,相对于双向卫星比对结果,西安—长春观测数据比对结果的标准差中IGSO较好,可以达到0.39 ns;相对于光纤比对结果,西安—临潼观测数据比对结果的标准差中IGSO较好,可以达到0.18 ns;基于GEO和IGSO的载波相位时间传递结果的稳定度比基于MEO的较好。     

基于1Mcps/s码速率的亚欧卫星双向时间比对性能分析

卫星信道租赁费是目前卫星双向时间传递(Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer, TWSTFT)的主要成本之一.在2017年5月以前,参与UTC (Coordinated Universal Time)计算的亚洲-欧洲实验室之间进行Ku波段卫星双向时间频率传递一直使用2.5 Mcps/s码速率,带宽为2.5 MHz的伪随机码.为了在不影响时间频率传递性能的前提下降低成本,在欧亚间首次尝试采用1 Mcps/s码速率,带宽为1.7 MHz的伪随机码,进行亚欧卫星双向时间传递.并使用已校准的GPS PPP (Global Position System Precise Point Positioning)链路为双向链路进行间接校准.选择2018年12月的TWSTFT链路数据,分析链路性能发现,通过ABS-2A卫星,使用1 Mcps/s码速率构建的卫星双向时间比对链路的日频率稳定度达到10~(-15),时间稳定度优于0.3 ns.与已校准的GPS PPP链路数据进行验证分析,结果表明,使用1 Mcps/s码速率进行超长距离卫星双向时间传递与已校准的GPS PPP时间传递结果一致,与传统手段相比,其系统造价低,时间传递性能可以满足国际原子时计算的需求.     

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.     

基于数字锁相环的GPS可驯钟系统研究

介绍了可驯钟系统的基本原理及实现的一般方法,在分析GPS可驯钟一般实现方法的不足的基础上设计了一种全数字锁相环的实现方案,并使用该方法研制了GPS可驯钟系统.实际测量结果表明,使用该方法后本地1 PPS输出稳定度优于常规方法.     

应用慢速原子束制备冷原子粘团的研究

冷原子粘团的制备是喷泉钟研制的关键步骤之一。通过慢速原子束加载获得冷原子粘团,应用荧光收集法测量了冷原子粘团的原子数目,采用飞行时间法测量了冷原子粘团温度。冷原子粘团中原子数目在加载时间200 ms的情况下为(8.14±0.2)×107,温度为(10.72±0.69)μK。     

T2L2 - Time transfer by Laser link: a new optical time transfer generation

The T2L2 experiment allows the synchronisation of remote clocks on Earth, and the monitoring of a satellite clock with an accuracy in the 50 ps range. It is based on the propagation of light pulses in space which is better controlled than the radio waves propagation. Some new optical timer and the definition of a new time origin allow direct accurate time transfer without external calibration. The time equations and the uncertainty budget are presented so as to justify the announced performance. This optical time transfer associated to an ultra-stable clock in space has many scientific application as the study of some aspects of the gravitation.     

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）。     

北斗星地双向时频传递与广广播钟差精度分析

与其他卫星导航系统不同,北斗卫星导航系统采用星地双向时间比对技术,直接测量卫星钟相对于地面保持的系统时间的钟差,并用于广播电文钟差参数的建模。讨论了电离层延迟误差、卫星相位中心误差等不同误差源对不同类型卫星双向时间同步卫星钟差精度的影响。实测数据分析结果表明,星地双向卫星钟差内符合精度(RMS)优于0.15 ns。利用双向卫星钟差序列,对广播星历钟差参数预报精度进行了分析,统计结果显示广播电文钟差参数预报1 h,精度在2 ns以内,移动卫星刚入境时,钟差参数预报6 h误差可达10 ns。     

微波时间传递精度和时延分析

分析了引起微波时间传递系统时延变化的原因和单向及双向时间传递比对精度;分析表明,根据微波双向时间比对的长期测量数据可对搬钟实验得到的时延值进行修正,采用该修正结果可减小单向时间比对的误差。     

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。     

用脉冲星钟作航天器时间标准

在介绍参考坐标系和时间标准的基础上,讨论了用脉冲星为航天器导航的时间标准问题。利用X射线脉冲星实现航天器自主导航,星载钟的任何误差都会直接影响航天器位置测量。脉冲星钟具有较高的长期频率稳定度,适合用作各类航天器的时间标准。重点讨论了时间标准误差对航天器定位的影响;给出了用脉冲星钟作航天器时间标准的物理实现方法。     

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.     

基于双谱滤波的综合脉冲星时算法研究

毫秒脉冲星的自转频率非常稳定,提供了一种独立的基于遥远自然天体并能持续数百万乃至数十亿年的时间基准,具有稳定性强、运行时间长、服务范围广等特点.为了减弱毫秒脉冲星计时观测中各种高斯噪声对脉冲星时的影响,研究了一种基于双谱滤波的综合脉冲星时构建算法,处理分析了国际脉冲星计时阵(International Pul-sar Timing Array,IPTA)最新发布的4颗毫秒脉冲星(PSR J0437-4715、J0613-0200、J1713+0747和J1909-3744)的观测数据,分析了不同时间尺度综合脉冲星时的稳定性,并与构成国际原子时(International Atomic Time,TAI)的4家授时单位原子钟稳定性进行了比较.结果表明:双谱滤波算法能够较好地抑制观测噪声,提高综合脉冲星时的稳定性.相比于经典加权算法,综合脉冲星时1 yr、10 yr稳定度从7.77×10^-14、8.56×10^-16分别提高到1.50×10^-14、3.50×10^-16,单脉冲星时稳定性的提升也类似.同时发现,综合脉冲星时稳定性在5 yr及以上时间尺度上优于原子钟稳定性,可用于改善当前原子时的长期稳定性.