一种数字比相仪的设计

本文在分析目前流行的模拟比相仪优缺点的基础上,介绍了一种数字比相仪的设计方法、具体制作和初步测试结果。样机的相位分辨力为±0.1ns,准确度为±3ns,这表明在100秒取样时间上,仪器测量的准确度可达3×10~(-11)量级,它适于对准确度优于5×10~(-8)的频率标准作频率校准和长期稳定度的测量用。     

多路皮秒时差自动测量系统的研制(摘要)

介绍一个研制成功了的多路皮秒时差自动测量系统。该系统基于双混频时差(DMTD)测量原理,是一个适用于多个频标相位和长短期频率比对的高精度测量系统,比对信号采用5MHz,与一个分辨力为1ns的计数器相配,时差测量的理论分辨力为0.2ps,相位测量的本底噪声为±0.3ps(rms),频率测量的本底噪声σ_y(τ)为4×10~(-13)/τ(τ≤100s)。     

新的六极型铯束管

本文简略介绍了一种新的六极型铯束管的结构和性能。新就新在它不用电子倍增器,而是采用高阻放大器(计置院研制),这就在我国首次成功地解决了铯束管长寿命工作中的一个关键问题.束光学用“点源”“点靶”轴对称地配置获得了如下的电参数:Ramseg 谐振信号:9×10~(-12)ARamseg 谐振线宽:190Hz信噪比(平均时间1秒):583铯炉工作温度(℃):95与中国计量科学院研制的线路配合,获得了如下的整机参数:频率稳定度:δg(τ=1h)=1.9×10~(11)/τ~(1/2)[δy(τ=1h)=3.3×10~(-13)]频率准确度:±7×10~(-12)(数据尚不充分)今后再做适当的改进.不难将稳定度提高到1～2×10~(-13)/h,它完全有希望成为我们国产的能长期(1年以上)连续运行的高性能的铯束频标。在国际上,六极型的铯束装置在联邦德国物理技术研究院(PTB)得到了极其成功的应用,该实验室已完成了准确度高达1～2×10~(-14)作用区短到0.8米的铯束频率基准,苏联和日本也研制成功了类似的装置。     

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.     

CSAO多通道GPS／GLONASS接收机试运行结果

陕西天文台(CSAO)的多通道GPS/GLONASS接收机(R100/30T)自2001年6月起处于试运行阶段,经过系统调整和反复调试,两套接收机从8月8日以来取得正常接收结果.对两套接收机作了零基线共视比对,单通道GPS的单个记录的比对精度达±1.79ns;在同一时间多通道GPS比对平均值的精度达±0.82ns.GLONASS P码单通道的单个记录比对精度达±0.82ns,多通道平均值的精度达±0.57ns.上述精度与国际上同类型接收机相比较说明,CSAO的这两套R100/30T的质量较好(噪声小).CRL和CSAO的R100/30T数据的共视比对结果说明,把多通道GPS/GLONASS接收机用于远距离时间比对(尚未进行精密星历表改正),精度可以达到±4.79ns (GPS C/A码)和±2.27ns (GLONASS P码).     

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。     

利用长波(BPL)定时的精度分析

本文给出了云南天文台监测长波(BPL)时号的结果。地波定时平均精度达±0.22μw,日校频精度优于2.3×10~(12);天波定时精度为±1.65μs,日校频精度优于1.9×10~(-11)μs。     

高精度GPS时间传递测定和校准原子钟频率偏差

描述了高精度GPS时间传递进行原子钟频率偏差测定和校准的方法,并介绍了上海天台氢原子钟频率偏差的测试结果,同时比较了两种不同定时接收机（精密的和轻便的）确定原子钟频率偏差的长期测频能力。采用合适的数据处理方法,可以减少SA效应的影响,提高长期测频精度2－4倍,精密GPS定时接收机在1－30天内的校频水平为1.5×10^-13－1.0×10^-14 ,轻便GPS定时接收机在1－10天内的校频水平为2×10^－12－2×10^－13。     

在长波授时中一跳天波传播时延的予测

用长波授时,除了地波传播的衰减小,相位稳定,因而有大的作用范围(最远可达2000—3000公里)和相当高的时间同步与校频精度(同步精度0.1～1μs;校频精度1×10~(-12)/天)外,天波传播由电离层下边界的D区反射,波长较长和电离层的D区的良好导电性能,使其反射损耗和相位起伏都相对地较小。天波信号的相位起伏,白天最大为1μs,夜间为2～3μs。利用天波授时大大扩展了授时的服务范围(一跳天波最远可达4000～5000公里,多跳天波还可更远),而且还可以取得较好的时间同步精度。     

GPS BLOCK IIF星载原子钟长期性能分析

星载原子钟长期性能的分析对于系统完好性监测、卫星钟差确定与预报等具有重要的作用.GPS最新型的BLOCK IIF系列卫星于2016年2月6日部署完成.通过星载原子钟的频率准确度、频率漂移率、频率稳定度、观测噪声水平和钟差周期特性这5个指标的长期变化,分析评估了GPS BLOCK IIF星载原子钟的长期性能.计算分析表明:铷钟的频率准确度为7.1×10~(-12)±2.1×10~(-13),频率漂移率为(5.5×10~(-14)±1.1×10~(-14))/d,平均噪声水平约为0.2 ns;铯钟的频率准确度为1.0×10~(-12)±2.9×10~(-15),频率漂移率为(3.4×10~(-15)±5.4×10~(-16))/d,平均噪声水平约为1.0 ns,并且指标变化相对平稳;铷钟的2 h、6 h、12 h和天稳定度分别为3.4×10~(-14)、2.3×10~(-14)、7.3×10~(-15)与6.0×10~(-15);铯钟对应的稳定度指标分别为1.9×10~(-13)、1.1×10~(-13)、7.9×10~(-14)和5.5×10~(-14);卫星钟差存在显著周期项,主周期分别近似为卫星轨道周期的1/2、1倍或2倍.     

三年来我国的授时工作

本文简要地介绍了中国授时工作三年来的工作情况,文章分四个方面进行了介绍。 1.在几个天文台建立了地方原子时,其精度逐年有所提高,秒长的保持主要是利用国产的氢脉泽,秒长的准确度为2×10~(-12),日稳定度优于3×10~(-13)。 2.时间传递:三年来利用各种手段进行大量的时间传递试验。如利用交响乐卫星进行了中、法比对试验,国内搬运钟试验,国内电视同步比对及Loran-C长波比对等,这些试验均取得良好的结果。尤其是利用长波地波模在复杂地面上的传播时延修正达到较高水平,在平滑地面上同步精度为±0.2μs,复杂地面上为±0.5μs。 3.时频设备的研制:研究制做了一系列时频比对设备,达到较好的水平。 4.长、短波时频发播:提高了短波发播控制精度,建立了BPL长波发播台。每日固定时间发播,发播的控制精度优于1×10~(-12),与UTC之差小于2μs。 5.国际联系:多次参加了CCIR第七组会议并向大会提出多篇文稿,邀请美国USNO搬运钟组来华比对。并多次接待来华访问的时频专家。     

电子回旋脉■和太阳微波毫秒级尖峰辐射

本文提出由非热电子(60keV)的空心束(hollow beam)分布激发回旋脉降作为太阳微波毫秒级尖峰辐射的产生机制。文中求得了非常波模二次谐波的增长率及其随时间的变化、脉泽的饱和时间、饱和波能密度及脉降辐射的方向特征。 结果得到,当磁场强度B=507G,等离子体数密度n_(?)=4×10~9cm~(-3),电子温度T_e=1.4×10~6K,非热电子数密度与热电子数密度之比(n_s/n_e)≈4×10~(-5),磁场标高时,将在2.84GHz频率上产生高亮温度(T_b≈5×10~(15)K)的毫秒级尖峰辐射。     

被动型氢原子频标

1976年,NBS 提出了采用射频检测的被动型氢原子频标的设计,经过几年的研制实践证明,这种有腔频伺服的被动型氢原子频标具有优良的长期频率稳定度性能,由于被动型氢原子频标无需满足振荡条件,腔的 Q 值可以选得较低,可以做成介质腔或其它结构形式的腔,缩小腔的体积,易实现氢原子频标的小型化。NBS 的小型化氢原子频标亦已制成,用陶瓷作腔介质,腔直经为14.6cm,高为13.7cm,腔的无载 Q 为600,激射器容积仅为20升。此小型化氢原子频标稳定度为5×10~(-15)/7天,漂移为1.2±5×10~(-18)/天,守时能力为5±3ns/7天。     

中国综合原子时与各国原子时结果的比较

根据2.25年内（从1985年10月到1987年12月）的原子时数据。本对综合原子时（JATC）和各国原子时的长期频率稳定度进行了比较，在取样时间为60天和100天时，TA（JATC）的频率稳定度分别为4.0×10^-14和4.4×10^-14，UTC（JATC）的频率稳定度分别为7.5×10^-14和8.0×10^-14。另外，本对综合原子时的频率准确度了估计，TA（JATC）和UTC（JATC）的结果分别为2×10^-13（3σ）和3×10^-13（3σ）。在这段时间内，实行UTC（JATC）与国际UTC同步在±2.5微秒内，这些结果表明，综合原子时的水平进入了先进行列中。     

一种高性能数字移相系统

阐述了一种用于时间同步系统的高性能数字移相系统的设计方案和实现过程,该系统采用直接数字合成（DDS）技术,其同步精度小于100 ns,移相精度可达5×10-10 s,同时能够实现精度为10-6 Hz的频率调节。该系统是为时间同步系统设计,并可广泛应用到军用、电力、通信等领域中。     

宽范围数字化精密频率测量系统的研制

由于奈奎斯特采样定律的限制,传统的数字化精密频率测量设备难以对频率较高的信号进行高精度的精密频率测量.作者研制了一种宽范围数字化精密频率测量系统,能够通过基于频谱分析的粗测过程和基于欠采样的精测过程,克服奈奎斯特定律的限制.实验表明,该宽范围数字化精密频率测量系统对于10 MHz信号的测量(相对)频率偏差为1.13×10-11,测量稳定度达到1×10-12量级.     

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。     

氢脉泽调谐方法的改进

氢脉泽的调谐方法直接影响其调谐准确度,复现性以及调谐后几天内频率的稳定度.本文叙述并总结82年底至83年8月陕西天文台氢脉泽调谐工作的改进。通过这个改进,使氢脉泽的调谐准确度从原来的5×10~(-13)提高到1.5—2.2×10~(13),调谐的复现性达到1.5×10~(-13),解决了83年以前调谐中存在的突出问题,调谐后很快又失谐.     

从一个微波C型爆推算到的高能电子数

本文分析了Sag。Hill天文台观测到的1989年3月6日在1353 UT左右发生的一个罕见的大C型爆,即延伸型耀斑大爆发。假设射电辐射来自处于磁环顶部的均匀源,采用合适的日冕磁场值(100高斯),可推算出射电源中的非热电子总数N_R(5.6×10~(37)),这与一个标准硬X射线发射(I_p=10~6ε~(-3.5))的薄靶模型所预计的非热电子总数N_X(2.8×10~(37))相近。由此表明这两类辐射可能有共同的或紧密相关的非热电子分布起源。文中还用统计规律估算该事件的硬X射线大于30keV以上各通道的总记数率,即HXRBS峰率F_X为1.1×10~5s~(-1)。 文中还分析了长期存有争论的N_R与N_X相差10~3—10~5的原因,可能主要是N_R估计不准。这种估计不准,除理论原因外,还有流量测量精度不够的原因。如流量测量误差在±30％时,就可使N_R的估计值相差10~2—10~3。     

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。