[发明专利]一种基于时频信息测量的高精度频标比对系统及比对方法

说明书

本发明提供了一种基于时频信息测量的高精度频标比对系统及比对方法，包括依次连接的频率标准模块、频标脉冲信号模块、可调时延模块、相位检测模块、闸门生成模块、时间间隔测量模块、数据处理模块和显示模块，频标脉冲信号模块的信号输出端还与时间间隔测量模块的信号输入端连接，还包括被测频率模块和被测脉冲信号模块，被测脉冲信号模块的信号输出端与相位检测模块和时间间隔测量模块的信号输入端均连接；本发明避免了传统频标比对方法中频率的归一化处理，利用FPGA技术克服了附加噪声的影响，使系统的鲁棒性得到了进一步加强；本发明实现了射频范围内任意频率关系的快速直接相位测量，加快了频标比对的速度。

技术领域

本发明涉及一种频标比对系统及比对方法，尤其涉及一种基于时频信息测量的高精度频标比对系统及比对方法。

背景技术

在时频信息测量中，传统的频标比对方法建立在同频相位比对基础之上，针对不同频标信号之间的相位比对，须经过混频、倍频、频率合成等复杂的频率变换过程使其频率归一化，频率的归一化处理不仅使系统结构复杂、成本增加，还容易引入合成线路的附加噪声，使频标比对的精度即准确度以及频率测量的频率稳定度难以保证；异频相位比对方法无需频率归一化可直接完成两比对信号之间的相位测量，克服了传统频标比对方法在原理上的缺陷，但异频相位比对方法获得高精度的基础是两比对信号之间固定的频率关系，针对复杂频率关系和大频率差异关系下两频标信号之间的相位比对，由于作为闸门信号的相位重合点生成困难，测量的准确度和稳定度将大幅度下降，甚至造成系统无法测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于时频信息测量的高精度频标比对系统及对比方法，能够将作为闸门信号的相位重合点的被动生成变为主动检测，实现复杂背景下任意频率关系的直接相位测量，提高时频信息测量中频标比对的响应时间即速度和频率测量的秒级频率稳定度，加强系统的稳定性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于时频信息测量的高精度频标比对系统，包括频率标准模块、被测频率模块、频标脉冲信号模块、被测脉冲信号模块、可调时延模块、相位检测模块、闸门生成模块、时间间隔测量模块、数据处理模块、显示模块和电源模块；频率标准模块、频标脉冲信号模块、可调时延模块、相位检测模块、闸门生成模块、时间间隔测量模块、数据处理模块和显示模块依次连接，频标脉冲信号模块的信号输出端还与时间间隔测量模块的信号输入端连接，被测频率模块的信号输出端与被测脉冲信号模块的信号输入端连接，被测脉冲信号模块的信号输出端与相位检测模块和时间间隔测量模块的信号输入端均连接；

所述的频率标准模块用于产生频率准确度高于±1×10^-12量级的频标信号；

所述的被测频率模块用于产生频率准确度低于±1×10^-12量级的比对频率信号即被测频率信号；

所述的频标脉冲信号模块和被测脉冲信号模块分别用于产生占空比为50%的矩形频标脉冲信号和占空比为50%的矩形被测脉冲信号；

所述的可调时延模块用于产生频标信号的固定时延信号和微调时延信号；

所述的相位检测模块用于产生相位重合点脉冲信号；

所述的闸门生成模块用于产生参考闸门时间间隔和实际闸门开关信号；

所述的时间间隔测量模块用于产生频标信号和被测频率信号的计数值；

所述的数据处理模块用于处理频标信号和被测频率信号的计数值，产生实际闸门时间、被测频率信号的频率和系统的频率稳定度；

所述的显示模块，用于接收数据处理模块的处理结果并进行显示。

所述的频率标准模块采用10MHz 5071A高性能铯原子频标，频率准确度为±5×10^-13。