频率稳定度与噪声
原子钟频率稳定性分析就是描述其输出频率受噪声影响而产生的随机起伏情况。
频率稳定性分析就是确定原子频标不同平滑时间的主要噪声类型及其噪声系数,进而分析原子钟定时误差随时间波动情况。
阿仑方差是一种常用的时域稳定性分析方法,能方便地识别原子频标的四种常见调频噪声,如调频白噪声、调频闪变噪声、调频随机游走噪声和调频闪变游走噪声,并在此基础上估计噪声水平系数。
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频率标准是由电子元器件等组成的电子设备。研究表明,影响频率稳定度的噪声主要有以下几种。
散弹噪声,散弹噪声是由大量带电粒子的随机波动而产生的噪声,它的幅度呈高斯型与频率无关。
热噪声,热噪声是带电粒子由于热扰动造成的随机运动而产生的噪声,其功率与绝对温度成正比。它的幅度分布也呈高斯型,频谱与频率无关。散弹噪声和热噪声由于其频谱均与频率无关,因此常将这两种噪声通称为白噪声。
闪变噪声,闪变噪声是与有源器件表面处理情况有关的一种低频噪声,它的幅度服从高斯分布,由于其频谱正比f1,因此有时也称为f1 噪声。最早是电子管中观测到这种噪声的,因此它似乎源于阴极电子发射的闪变现象,所以称为闪变噪声。它不像闪弹噪声和热噪声普遍存在,有的器件只要进行适当处理,闪变噪声将得到减少,而有的器件不存在这种噪声,这种噪声的低频分量是较丰富的。
随机游动噪声,这是一款频率更低的噪声,已经发现有周期大于1年的这种噪声的存在。随机游动噪声也称为扩散噪声,这种过程的研究源于物理学中的分子扩散过程。随机游动噪声的特点是,噪声过程的无后效性,其变化是连续的,并在任何时刻都具有有限的变化率。我们关心的是这些噪声对频率输出标准频率信号的相位或频率的影响。由于频率标准内不同部件的噪声对信号的相位或频率的作用机制不同,这些噪声对相位和频率的影响通常有以下5中情况。调相白噪声,调相闪变噪声,调频白噪声,调频闪变噪声,频率随机游动噪声。
参考:
https://www.neutrontek.com/
导航卫星原子钟时频特性分析理论与方法研究_郭海荣
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