GB T 12499-1990 铷原子频率标准测试方法.pdf

1、中华人民共和国国家标准铷原子频率标准测试方法国家技术监督局 批准 实施主题内容与适用范围本标准规定了铷气泡型原子频率标准以下简称铷频标 的测试方法本标准适用于测试 铷原子频率标准通用技术条件所规定的有关性能特性引用标准电子测量仪器误差的一般规定测试系统测试仪器必须经过计量检定合格 并在规定的计量周期内使用的标准仪器和测试系统应符合 第 条的规定测试方法频率准确度铷频标频率准确度通用计算公式为式中 铷频标频率准确度频率实测值频率标称值频率准确度的测量方法通常有以下四种每种方法适用不同的取样时间频差倍增测频法取样时间为频差倍增测周法取样时间为相位比较法 取样时间为 以上时差测量法取样时间为 以上频

2、率准确度的测量应在铷频标进入稳定工作状态后进行 进入稳定工作状态的时间由产品标准规定频差倍增测频法测试方框图见图图测试方法将被测铷频标的输出频率 和参考标准频率 分别加到频差倍增器相应的输入端 和 的频差 倍增 倍 用电子计数器测量倍增后的频率 计数器闸门时间为取样时间系统分辨率由 式计算式中 频差倍增测频法系统分辨率被测频率的有效倍增次数取样时间频差倍增测周法测试方框图见图图测试方法将被测铷频标的输出频率 和参考标准频率 分别加到频差倍增器相应的输入端 把 和 的频差 倍增 倍再与频率合成器差频用电子计数器测量差频后的周期 取样时间为系统分辨率由 式计算式中 频差倍增测周法系统分辨率电子计数

3、器的周期倍乘数电子计数器时标取样时间的平均值相位比较法测试方框图见图图测试方法将被测铷频标的输出频率 和参考标准频率 分别加到比相仪的相应输入端 比相仪记录两信号之间相位差随时间的变化 在取样时间内读出累积相位差 然后换算成时差的变化 则相对频差为式中 两信号的频率差两信号时差的变化量取样时间系统分辨率由 式计算式中 相位比较法系统分辨率比相仪记录纸满量程格数时差测量法测试方框图见图图测试方法将被测铷频标的输出频率 和参考标准频率 分别加到分频钟 分别将信号分频为秒脉冲分频钟 输出的秒脉冲作为时间间隔计数器的开门信号 分频钟 输出的秒脉冲作为关门信号 由时间间隔计数器测量时差相隔一段时间 后再

4、测量一次计算出相邻两次时差的变化量系统分辨率由 式计算式中 时差测量法系统分辨率其他方法凡能满足本标准的测试方法经有关部门认可 都具有同等效力有异议时以本标准规定的方法为准频率稳定度时域频率稳定度测量频率稳定度的时域表征用双取样方差估计值的平方根表示其基本公式如 式式中 取样组数及 分别为第 次及第 次测得的频率值取样时间为 的时域频率稳定度全部无间歇连续取样 取样次数为 测量的取样时间与取样组数规定如下取样时间取样组数频差倍增测频法测试方框图同图测试方法 同测频法计算时域频率稳定度实用公式按 式全部无间歇连续取样 取样次数频差倍增测周法测试方框图同图测试方法 同测周法计算时域频率稳定度实用公

5、式按 式式中 及 分别为第 次及第 次测量的取样时间值全部无间歇连续取样 取样次数 次其他方法凡能满足本标准的测试方法经有关部门认可 都具有同等效力有异议时以本标准规定的方法为准当参考标准和被测铷频标为同一型号或指标相同时它们的稳定度可以认为一样 两台测得的时域频率稳定度应除以 近似作为每台的时域频率稳定度频域频率稳定测量频域频率稳定度一般用测量相位起伏频率谱密度 表示测试方框图图测试方法按图 连接测试系统将开关 断开 被测铷频标和参考标准之间有频差 用频谱仪测量该差频的幅度 并计算鉴相灵敏度闭合开关 两频率源正交锁定鉴相器输出电压正比于相位起伏 经低通滤波和低噪声放大后 由频谱分析仪显示出随

6、付氏频率变化的电压值 并根据 式进行数据处理可得出式中 由频谱仪上读出的正比于相位起伏的起伏电压值鉴相器灵敏度低噪声放大器放大倍数频谱仪等效噪声分析带宽频谱仪 随机信号 校正系数当两频率源是同一型号或指标相同时可以认为具有相同的相位噪声 需将测试结果减去频率漂移率日漂移率 按最小二乘法基本公式计算式中 日漂移率取样次数取样时序 可用自然数列表示第 次测量的频率值测量漂移率采用相位比较法 参看 条或时差测量法参看 条 每天在同一时刻记录比相仪 或时间间隔计数器 的相位差 或时差 取样时间 为 日漂移率在开机 或按产品标准要求后开始测量连续测量不少于相位比较法或时差测量法计算日漂移率的公式如下式中

7、 第 天测得的 内相位差 或时差的变化量频率复现性频率复现性的测量方法与 条相同取样时间应不小于 计算公式为式中 开机 小时的频率值停机后 再次开机 小时的频率值频率的开机特性频率开机特性的测量方法与 条相同取样时间不小于 计算公式为式中 分别为 和 小时的开机特性分别为 和 小时测得的频率值频率的温度特性温度特性的测量与 条相同 取样时间不小于 在产品标准规定的工作温度范围内 最少测量五个点包括基准温度点 每个温度点至少要保持 计算公式为式中 在工作温度范围内相对于基准温度点的最大频率变化量地磁场对频率的影响地磁场对频率影响的测量方法与 条相同 取样时间应不小于 当被测铷频标进入稳定工作状态

8、后在地磁场中铷频标量子系统南北取向 分别测出其频率值 计算公式为式中 地磁场影响的频率变化量输出电压输出电压的测量按图 连接图在被测铷频标的输出口上接入产品标准规定的负载 用超高频毫伏表可直接测出信号的电压有效值输出波形失真谐波失真谐波失真的测量按图 连接图由频谱仪可直接测出各次谐波的分贝数或由选频微伏表测出基波 二次谐波和三次谐波的电压分量 由此得出各次谐波的分贝数非谐波失真非谐波失真测量按图 连接 测量 范围内非谐波的分贝数功率消耗功率消耗的测量按图 连接图从电流表上测出交流电流有效值 或直流电流值 从电压表上测出交流电压有效值 或直流电压值 功率消耗计算公式为式中 功率消耗电流值电压值附加说明本标准由中华人民共和国机械电子工业部提出本标准由国营大华无线电仪器厂负责起草本标准主要起草人张京真秦琴华 林惠宜邹鼎彬