本书系统介绍了时间频率信号精密测量方面的理论、基础知识、测量系统的设计与测量方法，在参考本领域最新研究成果的基础上,也对本领域的最新进展、发展方向进行了分析。全书的主要内容包括：时间频率测量基础、时间频率信号的特性和表征方法、电子计数器进行时间频率信号时域测量方法、精密时间间隔测量方法、精密频率测量方法、时间频率信号的频域测量、时间频率信号的远程比对。
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前言
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
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