晶体振荡噐短期稳定度的研究

本文综述当前的短期频率稳定度。讨论四种测量频率抖动的方法,并且用表列出典型结果。叙述从边带功率谱变换为均方根值频率起伏的方法,以便作为有用的研究手段。假设晶体振荡器的短期频率不稳定度是由晶体管振荡器电路中的各种噪声机构,例如表起伏(闪烁噪声),本(积)基(极)中的扩散和复合起伏(散弹噪声),热噪声或约翰逊噪声等引起的,计标机辅助研究计划着于改进振荡器的设计程序。特别有意义的问题,是能否最佳地选择电路参数和工作点。从而使振荡器对噪声起伏的灵敏度最小。     

精密振荡器和频率发生器的短期频率稳定度

本文中提出短期频率稳定度的两个定义:(1)时域,离标称频率的相对频率起伏的方差的数学期望〈σ_y~z(N,T,τ)〉,其中 N 是采样数目,T 是采样时间加上采样之间的间隔时间,τ是采样时间;(2)频域:离标称频率的相对频率起伏的功率频谱密度S_y(f)。讨论了频域到时域的变换和时域量度之间的变换等课题。所有的测量都是利用周期计数技术在时域进行的。利用一块专门制造的比另一振荡源频率低10千赫的单片石英晶体作一个在频率上有所偏离的振荡器,这个振荡器是用来取得周期计数方法所需的拍频。     

采用互相关法测量振荡器的短期频率稳定度

本文介绍了测量振荡器短期频率稳定度的一种新方法,它是以计算三个振荡器相对频率起伏间的相互关系为基础的。这种方法有两个优点:其一,可以直接得到每个振荡器的谱密度或者短期稳定度;其二,可以减少测量系统噪声源所产生的影响,这样就可以大大提高分辨率。本文还给出了用5MHz低噪声石英晶体振荡器得到的一些测量结果。     

振荡器的频率不稳定度——采用时域方法的频域测量

通常使用数字频率计来测量振荡器在时域的短期频率不稳定度(阿仑方差)。本文叙述了与频域有关的参考—频率起伏谱密度的一种测量方法,即对频率计给出的计数结果进行适当的统计好理。这种方法能够对傅氏频率极低的频谱进行分析,从而弥补了经典方法的不足。     

谱密度的分析 信号稳定度的频域规范和测量

频域稳定度通常是通过谱密度来说明的。谱密度概念是简单而非常有用的,但在应用中必须小心。有若干不同但关系密切的谱密度,它们切合于信号的频率、相位、周期、振幅以及功率等的稳定度的规范和测量。本评述中将对一些有用的谱密度作扼要的指导性的叙述。叙述中包括(a)相位、(b)频率、(c)相对频率,(d)振幅,(e)时间间隔,(f)角频率以及(g)电压等的起伏的谱密度。还包括了射频功率的谱密度及其两个归一化成份,即草写的(f)和草写的 m(f),分别为相位调制和振幅调制部分。列出了这些不同谱密度中某些简单而常用的关系式。建议采用单边谱密度。阐述了与双边谱密度的关系式。讨论了这相关谱密度、与时间有关的谱密度的谱密度,以及平滑谱密度的概念。     

高质量信号源相位噪声精密测量用的测试装置

本文介绍的测量装置,能测量离1到500兆赫载频20赫到50千赫频率内的相位噪声的谱密度。本文只讲述到50兆赫的测量情况。测量装置的剩余单边带相位噪声功率与信号功率之比,在离载波20赫时为-142分贝/赫,离载频大于5千赫时减小到背景噪声-172分贝/赫。除去观测时相位起伏高斯分布引起的随机读数误差。可达到的计标校准精度为±0.8分贝。计标的16测量重复性为0.7分贝(测试中百分之七十的观测,都在平均值±0.7分贝以内)。这种测试装置能够表征现有原子频率标准、晶体振荡器、频率合成器及比以前更精密的高质量源的相位噪声特性。能把读数起伏减到最小的系统设计,可进一步提高精度,从而可以把减小系统误差所用的校准系数测得更准,将操作错误和偏差的可能性减到最小。     

频率稳定度的描述:有限测量次数的不精确性

本文探讨用信号源的相对频率起伏的阿仑方差描述它的频率稳定度。因为测量次数m总是有限的,所以只能求得随m而变化的阿仑方差的估值。计算了常见的频率起伏谱密度的阿仑方差,推算了评定频率稳定度的相对不精确性(作为m的函数)。这一理论就相位白噪声和频率闪变噪声进行了检验。对计算的主要前提—频率起伏的高斯特性,进行了验证。计算频率稳定度所得的m与不精确性(1σ)之间的关系值,同予叶值是一致的。     

跟踪系统中振荡器的稳定度

研究了振荡器抖动对跟踪系统性能的影响。首先,寻求抖动的适当的表征。已经找到频率(或相位)起伏的功率谱是振荡器抖动的一种有意义且有效的表征方法。其次,在距离和距离变化率的测量中,由振荡器引入的均方误差是与这个功率谱有关。得到的简单关系,使我们可以辨别抖动频谱中那些分别代表“短期”不稳定度和“长期”不稳定度的部分。可在频率为2/1处粗略地画出分界线,这里τ是往返传播时间。因此,长期和短期不稳定度仅在给定应用的意义上才是可辨别的。哥达德距离和距离变化率系统包括了许多可能的抖动源。估算了多种抖动源对整个距离变化率误差的贡献。因为有关抖动谱的资料十分缺乏,所以要得到误差的精确的数值结果是不可能的。得出的结沦是:对于未来系统的振荡嚣技术要求应在抖动谱的基础上产生,并且为了估算振荡嚣的稳定度应该研究精确的测量技     

γ射线对5次泛音晶体振荡器频率稳定度的影响

本文介绍一系列精密晶体振荡器经受γ射线照射的计划所取得的成果。本计划的目的是要提高与核武器有关的辐射环境对上述振荡器影响方面的现有知识。主要目的是要研究一种振荡器在γ射线照射时和照射后能保持频率稳定度不变。计划主要集中在选择和使用采取精密工艺制造的“Swept”石英晶体谱振器上。半导体器件的选择也是本计划的一个重要部份。一组三个生产试捡振荡器用选择元件的办法进行改进。将这些振荡嚣放在白沙导弹靶场核试验装置里经受γ射线辐射试验。使用的照射剂量大于3×10~6拉德。在振荡器尚未停振时,频率变化小于14×10~(-8)。这表明与作同类试验的未改进的振荡嚣相比,其改进因素至少是50∶1。     

改善了短期频率稳定度的两级自限幅串联谐振石英晶体振荡噐

提出了普通石英晶体振荡器中采用的晶体管主振级的简化模型。考察这种模型和相应的噪声源,可解释几种广泛应用的自限幅石英晶体振荡器的输出频谱中所观察到的差别。介绍了一种特殊设计的自限幅石英晶体振荡器电路,这种电路同时具有改善振荡器短期频率稳定度和相位稳定度所需的三个重要电路特性:大的振荡器的谐振器有载 Q 值,1/f 相应起伏噪声的适当抑制,以及振荡器信噪比的改善。已制造了利用高质量三次泛音5兆赫 AT 和 BT 切割石英谐振器的几种振荡器样机。利用普通的锁相法和取样法测量振荡器的短期频率稳定度,结果证明此振荡器的短期频率稳定度比通常的自限幅振荡器显著改善。     

800 MHz射频频率合成器的设计及相位噪声性能分析

介绍了3．5GHz宽带无线固定接入系统射频接收机中800MHz频率合成器的设计，讨论了环路滤波器以及压控振荡器等环路部件对频率合成器输出信号相位噪声性能的影响，提出了低相位噪声频率合成器的设计方法。最后结合实际系统分析了本振信号相位噪声对基带接收机16QAM解调误码性能的影响，并给出计算机仿真的结果。     

频率稳定度测量综述

一、前言关于频率稳定度的概念、定义和测量,在六十年代以前是很混乱的。其后,随着高稳定振荡器在精密仪器、雷达和空间技术等方面的应用和计时系统的要求,才重视稳定度的问题。如以时间或以频率为基准的系统,其精度基本上由参考振荡器或时间发生器的稳定度决定。又如直接频率合成器对幅度变化并不敏感,而对调相边带特别敏感。美国IEEE于1970年集中了关于频稳定义的意见,大致给出了美国的结论,我国在1976年2月和1977年12月分别通过了各类频标的频率稳定度的表征,明确规定采用阿仑方差作为频稳的时域表征量,对原子频标还建议采用相对频率起伏谱密度作为频稳的频域表征量。     

微波本振源噪声分析

微波本振源在微波转发设备中是一个关键部件,在现代转发设备中采用大规模单片锁相式频率合成作为本振源,其输出谱线相位噪声直接影响到微波转发设备的输出谱线质量。文中对微波本振源相位噪声进行了描述及对它的几种相位噪声特点进行了分析,并得出微波本振源环路总相位噪声功率谱密度表达式以及锁相环的环路带宽选择原则。     

微波发射机噪声的测量

测量发射机噪声的基本指导观点表明,最好把噪声视为调幅和调频噪声来阐述和测量。当知道了调幅调频噪声,就可通过计算来确定射频频谱。调幅噪声对射频频谱形状的影响取决于调幅噪声的功率谱密度的形状。调频噪声对射频频谱的影响,是RLC谐振响应具有边带结构,而不是δ函数具有边带结构。振幅噪声用直接式检波二极管进行测量。5千兆赫以上频率的调频噪声用单端谐振腔鉴频器进行测量。5千兆赫以下的调频噪声用改进的传输线鉴频器进行测量。对于这种鉴频器,本文将作详细介绍。把注入锁定振荡器作为鉴频器的前置放大器,就可能测量低功率低噪声信号源。广泛使用的基带分析器是具有固定带宽的超外差波形或频谱分析器。通过对基带分析器的了解,可以解决大多数测量结果中的差值。至少发射机噪声测量的基带分析可以自动化,具有节约时间和改进资料提供的价值。     

用计祘计数噐系统测量频率稳定度

这是方便的、精确的、具有高分辨力的时域、频域测量方法。把振荡器想象为纯净的,单一频率的正弦波信号源。但是,绝对没有完美无缺的事物。现实世界上的频率源的输出,总是要受幅度变化和频率噪声,或频率不定性的影响。在以时间为基准或以频率为基准的系统中,其信息量基本上由参考振荡器或者时间发生器的稳定度来确定,如雷达距离分辨     

长期稳定度对短期稳定度的定义和测量的影响

几个作者都曾报导过频率起伏低于数周/秒的良好的石英晶体振荡器闪烁噪声的测量问题。在博耳达国家标准局进行的实验工作是与这些结果完全一致的。这种比较长期类型的噪声对比较短期的噪声的定义和测量有相当重要的影响。因为这种短期噪声的一些平均值所涉及到的总平均时间一般都已经进入闪烁噪声的范围。围绕一组物理上有意     

石英晶体振荡器国外动态简述

石英晶体的压电效应发现于1879年,利用其压电效应,通过一定的能量馈给,可以对不同切型和尺寸的石英晶体激起弹性振动。由于石英晶体的结晶十分完整,而且其物理化学性都相当稳定,并有很高的Q值,因此受其控制所得到的振荡器,具有很高的频率稳定特性。最早的石英晶体振荡器的应用大约在1920年左右,当初的振荡频率主要在较低的50KHz和100KHz上,到了第二次世界大战的     

X频段介质谐振振荡器的设计

介绍一种适合X频段并联反馈型介质谐振振荡器的设计方法及其相关理论,采用计算机仿真技术分析影响振荡器相位噪声的一些因素,并设计了一个X频段的并联反馈型介质谐振振荡器,验证了采用减小介质谐振器耦合的方法来改善输出相位噪声的可行性。     

石英谐振器特性及应用概述

压电效应的发现至今有近百年的时间,利用石英晶体的压电效应做成器件来稳定振荡器频率也过去了五十余年。但是,发展最盛时期是近来三十多年。现在,长期稳定度达到10~(-10)量级已比较容易,频率范围扩展到1KHz～350MHz,高强度、小型化石英谐振器的研究以及新工艺、新切型、新设备的发展也都取得显著成绩,即使其它无线电元件都经历了重大的变化,然而石英谐振器在通讯设备中的作用仍占重要地位。其所以如此,是由于石英晶     

石英谐振器用小型恒温器的研制

一、前言晶体的频率温度系数虽然较小,但只是对较窄的温度范围而言,当温度变化范围较宽时,晶体的频率都随温度的变化而变化。例如AT切型的晶体由-40℃～ 100℃时频率的相对变化达10~(-5)数量级。为了减小温度变化时对晶体频率的影响,以前我们曾研制过双金属控制的恒温器,温度在-40℃～ 55℃变化时,能使晶体的频率稳定度达10~(-6)数量级(环境温度在-40℃～ 55℃变化时,恒温