高穩(wěn)晶振mike60的秒級頻率穩(wěn)定度測量

0頻標.頻率穩(wěn)定度測量的關(guān)鍵技術(shù)在高精度的激勵控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)中使用的頻源通常采用英神機電晶體振蕩器或原子頻源，這些頻率信號對這些頻率信號的要求具有良好的秒級頻率穩(wěn)定。實現(xiàn)對頻標秒級頻率穩(wěn)定度的高精度測量,必須根據(jù)實際情況,使用不同的測量方法、計算公式和數(shù)據(jù)處理方法。本文以高穩(wěn)晶振EE1600為例對其秒級頻率穩(wěn)定度的測量作一些探討。1高穩(wěn)晶振的測量實驗從量值傳遞的概念來看,參考頻標的秒級頻率穩(wěn)定度應(yīng)當比被測頻標的秒級頻率穩(wěn)定度高三倍,才能傳遞。故在無較高的標準參考頻標時,不能采取量值傳遞的方法進行測量,此時可采用兩臺互比的方法,測量連接如圖1所示?？砂?1)式計算高穩(wěn)晶振EE1600的秒級頻率穩(wěn)定度。σ212122(τ)=σ2112(τ)+σ2222(τ)(1)式中:σ12(τ)為高穩(wěn)晶振EE1600(Ⅰ)和高穩(wěn)晶振EE1600(Ⅱ)相互比對時的測量結(jié)果;σ1(τ)為高穩(wěn)晶振EE1600(Ⅰ)的秒級頻率穩(wěn)定度;σ2(τ)為高穩(wěn)晶振EE1600(Ⅱ)的秒級頻率穩(wěn)定度。因兩臺頻標是同類型、同特性的,其秒級頻率穩(wěn)定度基本相同,可認為σ1(τ)≈σ2(τ)。則σ1(τ)=σ2(τ)=σ12(τ)/2√(2)σ1(τ)=σ2(τ)=σ12(τ)/2(2)實際測量時,測量比對系統(tǒng)分別采用了國產(chǎn)的EE3591A和法國的4110A頻差倍增器,將兩臺頻標的5MHz頻率輸出分別輸入到比對器的參考和被測輸入端,測量結(jié)果如表1所示。由表1可知高穩(wěn)晶振EE1600的秒級頻率穩(wěn)定度結(jié)果(3.73×10-12/s;3.51×10-12/s)滿足說明書上的指標要求(5×10-12/s)。經(jīng)多次實驗得出在同樣測試條件下,不同的測量比對系統(tǒng)所測結(jié)果不同,且使用4110A所測結(jié)果要好于使用EE3591A。究其原因,經(jīng)實驗測得數(shù)據(jù)如下:頻差倍增器EE3591A的本身噪聲:4.37×10-12頻差倍增器4110A的本身噪聲:3.13×10-12由此可知頻差倍增器本身的噪聲引入的不穩(wěn)定性對頻率穩(wěn)定度時域測量結(jié)果有所影響。2計算成立拉格爾1332的.若送檢多臺同類型的高穩(wěn)晶振EE1600,可知三臺頻標信號的秒級頻率穩(wěn)定度大致差不多,每臺頻標信號的不穩(wěn)定是無規(guī)律的,且是互相完全獨立的,則選用性能相同的三套測量比對系統(tǒng),在同一條件下,同一時刻進行循環(huán)比對,測量連接如圖2所示?？砂聪率接嬎愀叻€(wěn)晶振EE1600的秒級頻率穩(wěn)定度:σ1(τ),σ2(τ),σ3(τ)。σ212122(τ)=σ2112(τ)+σ2222(τ)σ213132(τ)=σ2112(τ)+σ2332(τ)(3)σ223232(τ)=σ2222(τ)+σ2332(τ)式中:σ12(τ)為頻標(Ⅰ)和頻標(Ⅱ)用比對系統(tǒng)(Ⅰ)測得的結(jié)果;σ13(τ)為頻標(Ⅰ)和頻標(Ⅲ)用比對系統(tǒng)(Ⅲ)測得的結(jié)果;σ23(τ)為頻標(Ⅱ)和頻標(Ⅲ)用比對系統(tǒng)(Ⅱ)測得的結(jié)果;σ1(τ)為高穩(wěn)晶振EE1600(Ⅰ)的秒級頻率穩(wěn)定度;σ2(τ):為高穩(wěn)晶振EE1600(Ⅱ)的秒級頻率穩(wěn)定度;σ3(τ):為高穩(wěn)晶振EE1600(Ⅲ)的秒級頻率穩(wěn)定度。σ1(τ)=(σ212+σ213?σ223)2?????????√σ1(τ)=(σ122+σ132-σ232)2σ2(τ)=(σ212+σ223?σ213)2?????????√(4)σ2(τ)=(σ122+σ232-σ132)2(4)σ3(τ)=(σ213+σ213?σ212)2?????????√σ3(τ)=(σ132+σ132-σ122)2用三套比對系統(tǒng)進行實測的結(jié)果分別為σ12(τ)=4.92×10-12/s,σ23(τ)=5.88×10-12/s,σ13(τ)=5.67×10-12/s。代入(4)式計算得:σ1(τ)=3.30×10-12/sσ2(τ)=3.65×10-12/sσ3(τ)=4.61×10-12/s此方法優(yōu)點在于可分別計算出每個頻標的秒級頻率穩(wěn)定度。缺點是三臺同類源互比應(yīng)兩兩同時比對,但在實際工作中難以實現(xiàn),故采用兩兩循環(huán)比對的方法。3關(guān)于秒級頻率穩(wěn)定度測量現(xiàn)我所引進了俄羅斯的氫原子頻率標準VCH-1004A和頻率比較儀VCH-308A,其中氫原子頻標VCH-1004A的秒級頻率穩(wěn)定度為1.5×10-12/s。高穩(wěn)晶振EE1600的秒級頻率穩(wěn)定度為5×10-12/s,因此參考頻標(氫原子頻標VCH-1004A)的秒級頻率穩(wěn)定度比被測頻標(高穩(wěn)晶振EE1600)的秒級頻率穩(wěn)定度高三倍,故可進行量值傳遞,測量連接如圖3所示。在測量中參考頻標的頻率穩(wěn)定度比被測信號的頻率穩(wěn)定度高三倍,即σ2(τ)≤1/3σ1(τ)則由(1)式,有σ1(τ)=σ12(τ)實測高穩(wěn)晶振EE1600的秒級頻率穩(wěn)定度的結(jié)果為3.42×10-12/s。但此法也有不足之處,因VCH-308對兩輸入信號的頻偏要求較苛刻,應(yīng)調(diào)整高穩(wěn)晶振的內(nèi)部晶振,使兩輸