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頻率穩(wěn)定度

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  • 發(fā)布時(shí)間:2013/9/23 11:10:55
  • 作者:量值溯源

一、簡介

  微波通信對(duì)頻率穩(wěn)定度的要求取決于所采用的通信制式以及對(duì)通信質(zhì)量的要求。發(fā)信機(jī)的工作頻率的穩(wěn)定度取決于發(fā)信本振源的頻率穩(wěn)定度。數(shù)字微波通信系統(tǒng)多采用 PSK調(diào)制方式,若發(fā)信機(jī)工作頻率不穩(wěn),有漂移,將使解調(diào)的有效信號(hào)幅度下降,誤碼率增加。一般頻率穩(wěn)定度可以取 1×10-5~2×10-5左右。較好的介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器可達(dá)到1×10-5~2×10-5左右。當(dāng)對(duì)頻率穩(wěn)定度有嚴(yán)格要求時(shí),例如,要求1×10-6~5×10-6時(shí),則必須采用石英晶體控制的分頻鎖相或脈沖鎖相振蕩源。
  收信設(shè)備頻率穩(wěn)定度應(yīng)和發(fā)信設(shè)備具有相同的指標(biāo),通常為1×10-5~2×10-5,高性能發(fā)信機(jī)可達(dá)1×10-6~5×10-6。收信本振和發(fā)信本振常采用同一方案,用兩個(gè)相互獨(dú)立的振蕩器,在有些中繼設(shè)備里,收信本振功率是發(fā)信本振功率取出一部分進(jìn)行移頻得到的,收信與發(fā)信本振頻率間隔約300MHz左右。這種方案的好處是收信與發(fā)信本振頻率必是同方向漂移,因此用于中頻轉(zhuǎn)接站時(shí),可以適當(dāng)降低對(duì)振蕩器頻率穩(wěn)定度的要求。
  頻率穩(wěn)定度標(biāo)識(shí)了數(shù)傳電臺(tái)工作頻率的穩(wěn)定程度。單位為ppm(part per million百萬分比)。通常數(shù)傳電臺(tái)的頻率穩(wěn)定度應(yīng)在:±1.5ppm左右。

二、定義

  頻率穩(wěn)定度發(fā)信機(jī)的每個(gè)波道都有一個(gè)標(biāo)稱的射頻中心工作頻率,用f0表示。工作頻率的穩(wěn)定度取決于發(fā)信本振源的頻率穩(wěn)定度。設(shè)實(shí)際工作頻率與標(biāo)稱工作頻率的最大偏差值為Δf,則頻率穩(wěn)定度的定義為:
  頻率穩(wěn)定度K=Δf/f0。

三、測(cè)量原理

  以f1和f2分別表示一個(gè)標(biāo)頻信號(hào)和一個(gè)被測(cè)頻率信號(hào),設(shè)它們的標(biāo)稱值均為Nns,讓其進(jìn)行比相。由于它們之間的頻率差別和所有的各種噪聲的影響,使代表各自相位關(guān)系的兩鑒相脈沖之間的時(shí)間差變化在0~Nns的范圍,并且以Nns為一個(gè)鑒相周期。若當(dāng)兩鑒相脈沖之間的時(shí)間間隔在0或Nns附近時(shí),就會(huì)使鑒相雙穩(wěn)態(tài)的鑒相工作不正常。為了避免出現(xiàn)這種情況,又反映相位差值的變化,則自然會(huì)聯(lián)想到按某種規(guī)律的間隔脈沖的鑒相方法。為控制方便并兼顧避開兩比相脈沖的間隔接近0ns和Nns兩種情況,比相時(shí),一路鑒相信號(hào)的重復(fù)周期為Nns,另一路信號(hào)的重復(fù)周期應(yīng)大于或等于3倍的Nns,并且標(biāo)稱值是Nns的整數(shù)倍。通過適當(dāng)?shù)拈T電路,讓T1和T2參加鑒相的脈沖之間的時(shí)間間隔為Nns~2Nns或2Nns~3Nns。這樣,兩比相信號(hào)每隔4Nns的時(shí)間分別對(duì)鑒相雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)一次,但鑒相的重復(fù)周期仍為Nns。鑒相雙穩(wěn)態(tài)輸出電壓經(jīng)濾波器輸出方波Vf變化的情況,反映了兩比相信號(hào)間相位差隨時(shí)間的變化。T1的每個(gè)脈沖均參加鑒相;T2由于門電路的控制作用,每連續(xù)的四個(gè)脈沖中只有一個(gè)參加鑒相。但不是固定的分頻鑒相,而是選擇了與T1鑒相脈沖有一定時(shí)間間隔的Nns一段中的時(shí)間范圍內(nèi)的脈沖來實(shí)現(xiàn)。

四、測(cè)量

  可以通過數(shù)據(jù)采集板卡利用LabView軟件對(duì)表示被測(cè)頻率穩(wěn)定度的方波信號(hào)Vf進(jìn)行采集,也可選擇AnyWay變頻功率測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行頻率穩(wěn)定度的測(cè)量,通過WP4000變頻功率分析儀界面,用戶可以方便的查看當(dāng)前信號(hào)的頻率穩(wěn)定度,便用用戶對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析與問題判定,顯示界面如下所示:

頻率穩(wěn)定度

 


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