时间频率信号的校准与控制

前言
第1章 时间频率校准方法概述 1
1.1 时间频率校准的基本概念 1
1.1.1 时间与频率 1
1.1.2 时间校准的基准 2
1.1.3 时间频率校准的定义 3
1.1.4 时间频率校准的过程 4
1.2 时间频率信号的指标 5
1.2.1 频率偏差 5
1.2.2 频率稳定度 7
1.3 时间频率的校准 11
1.3.1 时间频率偏差的测量方法 11
1.3.2 时间频率校准系统 15
参考文献 16
第2章 时间频率信号的产生与输出模型 17
2.1 时间信号和频率信号 17
2.1.1 正弦波的相位和频率 17
2.1.2 相对频率偏差和时间偏差 19
2.2 时间频率信号产生装置 20
2.2.1 晶体振荡器 20
2.2.2 原子振荡器 23
2.2.3 各种振荡器性能比较 24
2.3 时间频率信号输出模型 26
参考文献 28
第3章 时间频率信号时域测量与表征方法 29
3.1 时间频率信号的时域测量方法 29
3.1.1 计数器测量原理 29
3.1.2 计数器测量误差 33
3.1.3 提高时间间隔测量精度的方法 37
3.1.4 高精度频率测量方法 44
3.1.5 测量方法比较 50
3.2 时间频率信号的时域表征方法 51
3.2.1 传统表征方法 51
3.2.2 常用表征方法 51
3.2.3 阿伦方差计算过程示例 54
3.2.4 估计的置信度和重叠样本 55
3.2.5 数据的有效利用和自由度的确定 57
3.3 时域分析处理实例 61
参考文献 63
第4章 稳定度频域测量与时域转换 64
4.1 稳定度频域测量方法 64
4.1.1 频谱分析 64
4.1.2 频域测量方法 67
4.1.3 频域稳定度测量常用设备 69
4.2 稳定度频域表征及分析方法 71
4.2.1 频域稳定度分析的例子 71
4.2.2 幂律谱噪声过程 72
4.3 时域和频域表征的转换 73
4.3.1 时域和频域表征的转换方法 73
4.3.2 时频和频域稳定度转换实例 74
参考文献 77
第5章 时间频率信号数字化处理与噪声分析 78
5.1 时间频率信号数字化 78
5.1.1 模拟过程的数字化 78
5.1.2 数字化过程中的混叠 80
5.1.3 谱分析与傅里叶变换 84
5.1.4 数字化过程中的泄漏 86
5.2 信号源中噪声分析 88
5.2.1 幂律谱噪声分析 88
5.2.2 其他噪声分析 89
参考文献 95
第6章 时间频率信号源模型估计方法 96
6.1 信号源平均频率和频率漂移率的估计方法 96
6.2 精密频率源参数估计 98
6.2.1 钟信号模型与噪声 98
6.2.2 估计方法 99
6.2.3 分析与结论 101
6.3 时间频率信号的分域递推模型 102
6.3.1 小波分析 102
6.3.2 基于小波变换的分域递推模型 105
6.3.3 分析与结论 106参考文献 108
第7章 时间频率标准的传递 109
7.1 时间频率比对的传递标准 109
7.2 主要的授时方法 111
7.2.1 授时方法的发展 111
7.2.2 授时方法介绍 112
7.3 高精度时间频率比对方法 124
7.3.1 卫星导航系统共视法 124
7.3.2 卫星双向时间传递方法 128
7.3.3 卫星激光时间传递方法 130
参考文献 132
第8章 时间频率的溯源及远程校准 134
8.1 GPS控制振荡器及其溯源 134
8.1.1 溯源的含义 134
8.1.2 基准和传递标准 135
8.1.3 时间频率的溯源链路 135
8.1.4 作为频率标准的 GPS控制振荡器 137
8.1.5 频率偏差的校准 139
8.1.6 GPS控制振荡器的可溯源性 140
8.2 时间频率远程校准系统设计与实现 141
8.2.1 远程校准系统组成和工作原理 142
8.2.2 测量终端实现关键技术分析 144
8.2.3 统性能指标的测试与分析 147
参考文献 153
第9章 电波钟 155
9.1 电波钟的发展历程 155
9.1.1 电波钟的发展史 155
9.1.2 历史上出现的几种电波钟 158
9.2 WWVB电波钟的工作原理 162
9.2.1 WWVB时间信号广播站 162
9.2.2 长波电波钟的内部结构 163
9.3 其他类型的电波钟 165
参考文献 167
第10章 时间频率信号源控制方法 169
10.1 智能钟控制方法 169
10.1.1 智能钟简介 169
10.1.2 振荡器噪声的影响 170
10.1.3 智能钟实验 172
10.2 原子钟控制方法 176
10.2.1 原子钟控制简介 176
10.2.2 原子钟控制方法 177
10.2.3 海军天文台对原子钟的远程控制方法 180
10.3 原子钟控制的实例 182
10.3.1 原子钟控制的应用 182
10.3.2 原子钟模型参数估计方法 183
10.3.3 分析与结论 185参考文献 186
第11章 典型的主钟系统与主钟驾驭方法 187
11.1 主要的主钟系统 187
11.1.1 UTC（NTSC）的主钟系统 187
11.1.2 UTC（USNO）的主钟系统 190
11.1.3 GPS系统时间及其主钟系统 192
11.1.4 GALILEO系统时间及其主钟系统 194
11.2 美国海军天文台的主钟驾驭方法 196
11.2.1 驾驭需考虑的内容 196
11.2.2 海军天文台最小代价驾驭方法 196
11.2.3 将主钟驾驭到时间频率参考的方法 197
参考文献 204
第12章 导航卫星参考时间和频率信号的产生方法 205
12.1 星载原子钟与星上参考时间和频率 205
12.2 导航卫星参考时间和频率信号生成方法 206
12.2.1 GPS的时频生成与保持系统 206
12.2.2 GALILEO的时频生成与保持系统 209
12.2.3 GLONASS的时频生成与保持系统 212
12.2.4 比较和分析 215
12.3 导航卫星参考时间和频率信号的控制方法 216
12.3.1 导航卫星时频控制系统的一般结构 216
12.3.2 导航卫星时频控制系统的控制类型 217
12.3.3 导航卫星时频控制系统的控制方法 218
参考文献 221