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第一章　时间频率测量基础1

1.1　时间频率测量的发展1

1.1.1　原始测量阶段1

1.1.2　天文学测量阶段2

1.1.3　电子学测量阶段3

1.2　时间测量与频率测量的关系4

1.3　时间频率测量的重要性6

1.4　时间频率测量的基本概念7

1.4.1　准确度8

1.4.2　稳定度11

参考文献14

第二章　时间频率信号的特性和表征方法15

2.1　频率源输出信号的表示15

2.2　频率源输出特性的频域表征16

2.2.1　频率源输出的系统模型16

2.2.2　精密频率源输出的噪声模型17

2.2.3　频率稳定度的频域表征量19

2.3　振荡器输出特性的时域表征20

2.3.1　频率稳定度时域表征的困难21

2.3.2　描述频率源输出时域稳定度的各种方差21

2.3.3　方差估计的置信区间以及迭代取样28

2.4　时频域表征的转化33

参考文献35

第三章　电子计数器进行时间频率信号时域测量方法37

3.1　常规计数器的原理37

3.1.1　频率测量的原理37

3.1.2　周期测量的原理38

3.1.3　频率比测量的原理39

3.1.4　时间间隔测量的原理39

3.1.5　总数测量的原理40

3.1.6　常规计数器的其他功能41

3.2　影响计数器性能的主要因素42

3.2.1　输入因素43

3.2.2　时基因素47

3.2.3　主门开关因素50

3.2.4　计数器测量误差50

3.3　倒数计数器53

3.3.1　倒数计数器的特性53

3.3.2　倒数计数器的基本原理55

3.3.3　倒数计数器与外部的配合使用56

3.4　使用电子计数器进行时间间隔测量57

3.4.1　时间间隔测量概述57

3.4.2　影响时间间隔测量的输入因素58

3.4.3　提高时间间隔测量的精度和分辨率的方法60

3.4.4　使用时间探头进行时间间隔测量65

3.5　自动微波频率计数器68

3.5.1　微波频率计数器概述68

3.5.2　几种下变频方法的原理68

3.5.3　几种下变频计数方法的比较71

参考文献74

第四章　精密时间间隔测量方法76

4.1　精密时间间隔测量的基本概念76

4.2　精密时间间隔测量方法78

4.2.1　粗计数78

4.2.2　精细测量方法80

4.2.3　同时进行粗测和细测的内插法87

4.2.4　采用CMOS ASIC技术的内插时间数字转换器91

4.3　影响精密测量的主要因素97

4.3.1　非线性修正97

4.3.2　偏移误差98

4.3.3 LSB相对标准不确定度98

4.3.4　测量长时间间隔的不确定度99

4.3.5　鲁棒估计99

4.4　精密时间间隔测量方法的发展趋势99

4.4.1　模拟和数字转换方法的比较99

4.4.2　精密时间间隔测量发展的主要趋势100

4.4.3　应用实例100

参考文献101

第五章　精密频率测量方法104

5.1　基于计数原理提高测频分辨率的方法104

5.1.1　简介104

5.1.2　传统的计数器测频105

5.1.3　倒数计数器测频106

5.1.4　内插倒数计数器测频107

5.1.5　基于时间戳计数器的测频方法109

5.2　基于下变频的精密频率测量方法116

5.2.1　基于分频与时间间隔测量的方法116

5.2.2　差拍频率测量法116

5.2.3　双混频时差法117

5.2.4　频差倍增法119

5.3　典型的精密时间频率测量设备120

5.3.1 TSC5110A时间间隔分析仪121

5.3.2 A7-MX时间频率比对及相噪测试系统125

5.3.3　比相仪130

5.3.4　多通道双混频稳定度分析仪137

5.3.5　多通道差拍数字化频率稳定度分析仪144

参考文献151

第六章　时间频率信号的频域测量153

6.1　基本概念153

6.1.1　简介153

6.1.2　噪声边带154

6.1.3　谱密度154

6.1.4　频域相位起伏谱密度的定义156

6.1.5　调制和谱密度的关系158

6.1.6　噪声过程159

6.1.7　积分相位噪声161

6.1.8　幅度调制噪声的频域表征162

6.2　利用双振荡器进行相位噪声测量的方法163

6.2.1　带噪声的两个振荡器165

6.2.2　使用双振荡器技术进行自动相位噪声测量165

6.2.3　双振荡器系统的校准和测量166

6.3　利用单振荡器进行相位噪声测量的方法172

6.3.1　采用延迟线的频率调制鉴频器173

6.3.2　使用延迟线作为频率调制鉴频器系统的测量和校准178

6.3.3　采用双延迟线的相位调制鉴频器183

6.3.4　毫米波相位噪声测量185

6.3.5　单振荡器方法和双振荡器方法的比较187

6.4　相位噪声测量方法的发展187

6.4.1　连续波相位噪声测量方法188

6.4.2　附加相位噪声测量方法192

6.4.3　脉冲调制波的相位噪声测量方法194

参考文献195

第七章　时间频率信号的远程比对197

7.1　共视时间传递方法197

7.1.1 GPS时间系统简介197

7.1.2 GPS单向时间传递原理198

7.1.3　GPS共视时间传递原理199

7.1.4 GPS共视数据处理方法及实例199

7.2　双向卫星时间频率传递方法204

7.2.1　概述204

7.2.2 TWSTFT原理205

7.2.3 TWSTFT中的Sagnac效应计算206

7.2.4　卫星运动对TWSTFT的影响209

7.2.5　基于GEO通信卫星的TWSTFT示例211

7.3　搬运钟时间比对212

7.3.1　搬运钟时间比对的原理212

7.3.2　影响搬运钟时间比对精度的因素214

参考文献214