CN111579883A - 一种相位波动测量方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种相位波动测量方法,及***所述测量方法包括:获取待测信号和参考信号;将所述待测信号转换至千赫兹,得到下转换信号;将所述下转换信号和所述参考信号进行混频滤波,得到第一低频分量;将所述参考信号移相预先设定度数,并与所述下转换信号混频,得到第二低频分量;基于所述第二低频分量和所述第一低频分量得到相位差。本发明中的上述方法及***能够减小微波泄漏频移。
Description
技术领域
本发明涉及射频领域,特别是涉及一种相位波动测量方法及***。
背景技术
在铯原子喷泉钟***,微波激励信号的频率被锁定在原子共振频率上。频 率控制是由相位差测量得到的。在每个周期中,原子叠加和共振场之间的累积 相位差被评估。如果现场驱动信号的相位受到干扰,就会发生相位差测量误差。 对于周期同步扰动,每个周期的误差是相同的。这将影响频率控制,从而导致 喷泉频率的偏移。
为了减小微波泄漏频移,需研制微波干涉开关,而微波干涉开关引起的相 位波动需搭建相位波动测量***。
发明内容
本发明的目的是提供一种相位波动测量方法及***,以减小微波泄漏频 移。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种相位波动测量方法,所述测量方法包括:
获取待测信号和参考信号;
将所述待测信号转换至千赫兹,得到下转换信号;
将所述下转换信号和所述参考信号进行混频滤波,得到第一低频分量;
将所述参考信号移相预先设定度数,并与所述下转换信号混频,得到第二 低频分量;
基于所述第二低频分量和所述第一低频分量得到相位差。
可选的,所述下转换信号具体采用以下公式:
u1(t)=v1sin[2πfdifft+θ1(t)],其中,u1(t)表示下转换信号,v1表示振幅,fdiff表示频率,θ1(t)表示u1(t)的初相位。
可选的,所述参考信号具体采用以下公式:
u2(t)=v2sin[2πfsignalt+θ2(t)],其中,u2(t)表示参考信号,v2表示振幅,fsignal表示频率,θ2(t)表示u2(t)的初相位。
可选的,将所述下转换信号和所述参考信号进行混频滤波,得到第一低频 分量具体采用以下公式:
可选的,将所述参考信号移相预先设定度数,并与所述下转换信号混频, 得到第二低频分量具体采用以下公式:
可选的,基于所述第二低频分量和所述第一低频分量得到相位差具体采用 以下公式:
本发明另外提供一种相位波动测量***,所述测量***包括:
待测信号和参考信号获取模块,用于获取待测信号和参考信号;
转换模块,用于将所述待测信号转换至千赫兹,得到下转换信号;
混频滤波模块,用于将所述下转换信号和所述参考信号进行混频滤波,得 到第一低频分量;
混频模块,用于将所述参考信号移相预先设定度数,并与所述下转换信号 混频,得到第二低频分量;
相位差确定模块,用于基于所述第二低频分量和所述第一低频分量得到相 位差。
8、根据权利要求7所述的相位波动测量***,其特征在于,所述混频滤 波模块具体采用以下公式:
可选的,所述相位差确定模块具体采用以下公式:
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
通过获取待测信号和参考信号;将所述待测信号转换至千赫兹,得到下转 换信号;将所述下转换信号和所述参考信号进行混频滤波,得到第一低频分量; 将所述参考信号移相预先设定度数,并与所述下转换信号混频,得到第二低频 分量;基于所述第二低频分量和所述第一低频分量得到相位差,得到微波干涉 开关引起的相位波动,进而能够减小微波泄漏频移。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施 例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性 的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种相位波动测量方法流程图;
图2为本发明实施例一种相位波动测量***结构示意图;
图3为本发明实施例一种相位波动测量***硬件示意图;
图4为本发明实施例相位波动测量***噪底;
图5为本发明实施例射频开关和商用微波开关的相位瞬态效应。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种相位波动测量方法及***,以减小微波泄漏频 移。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和 具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例一种相位波动测量方法流程图,如图1所示,所述方 法包括:
步骤101:获取待测信号和参考信号。
步骤102:将所述待测信号转换至千赫兹,得到下转换信号。
具体公式如下:
u1(t)=v1sin[2πfdifft+θ1(t)],其中,u1(t)表示下转换信号,v1表示振幅,fdiff表示频率,θ1(t)表示u1(t)的初相位。
所述参考信号的表达式如下:
u2(t)=v2sin[2πfsignalt+θ2(t)],其中,u2(t)表示参考信号,v2表示振幅,fsignal表示频率,θ2(t)表示u2(t)的初相位。
所述参考信号为与所述下转换信号频率相同的连续信号。
步骤103:将所述下转换信号和所述参考信号进行混频滤波,得到第一低 频分量。
具体公式如下:
步骤104:将所述参考信号移相预先设定度数,并与所述下转换信号混频, 得到第二低频分量。
具体的,是将参考信号移相90°,与下转换信号混频,产生第二低频分 量,公式如下:
步骤105:基于所述第二低频分量和所述第一低频分量得到相位差。
具体公式如下:
图2为本发明实施例一种相位波动测量***结构示意图,所述测量***包 括:
待测信号和参考信号获取模块201,用于获取待测信号和参考信号;
转换模块202,用于将所述待测信号转换至千赫兹,得到下转换信号;
混频滤波模块203,用于将所述下转换信号和所述参考信号进行混频滤 波,得到第一低频分量;
混频模块204,用于将所述参考信号移相预先设定度数,并与所述下转换 信号混频,得到第二低频分量;
相位差确定模块205,用于基于所述第二低频分量和所述第一低频分量得 到相位差。
本发明中具体的硬件***采用商用的信号源搭建相位波动测量***,如图 3所示,商用信号源DS345作为两台DDS的时钟源,一台DDS输出一路10kHz 频率信号作为参考信号输出给SR830,一台双通道的DDS输出两路信号分别 为300MHz和300.01MHz信号,300MHz信号和300.01MHz经过混频低通 滤波后得到10kHz的信号作为待测信号输出到SR830的待测端,SR830输出 两路信号分别为X和Y由数据采集卡采集。开关放置在300MHz信号输出端的后面。一路TTL信号作为触发同时提供给数据采集卡和开关。当测量连续 信号输出的相位波动时,将开关设置为常开模式。为避免采集不同步引入的相 位延迟性,数据采集卡采用NI公司的PCI-6122同步采集卡,配置NI的接线 盒BNC-2110。采集的长度为10000,采样率为10000Hz,将SR830面板上的 X和Y输出端信号采集并存储在数组中,软件计算得到相位差。抽取和滤波 增加有效的动态范围达到18位,为了达到要求的相位分辨率,平均每周期采 集到的相位差并周期性的存储结果,每个周期减去平均的相位,多次测量平均 可消除随机相位波动的影响。两路10kHz的相位波动峰峰值在几个小时内达 到4urad。
当300MHz信号后直接与混频器相连,此时的相位波动2urad为此***的 噪底。如图4所示。其中,时间常数是100us。
当300MHz信号后引入射频干涉开关,如图5所示,其中的小图为干涉 开关的相位波动放大后的结果。由于射频干涉开关涉及多个器件引入了额外的 噪声,在五天的时间累积内相位波动达到10μrad。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是 与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于 实施例公开的***而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较 简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施 例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的 一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变 之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种相位波动测量方法,其特征在于,所述测量方法包括:
获取待测信号和参考信号;
将所述待测信号转换至千赫兹,得到下转换信号;
将所述下转换信号和所述参考信号进行混频滤波,得到第一低频分量;
将所述参考信号移相预先设定度数,并与所述下转换信号混频,得到第二低频分量;
基于所述第二低频分量和所述第一低频分量得到相位差。
2.根据权利要求1所述的相位波动测量方法,其特征在于,所述下转换信号具体采用以下公式:
u1(t)=v1 sin[2πfdifft+θ1(t)],其中,u1(t)表示下转换信号,v1表示振幅,fdiff表示频率,θ1(t)表示u1(t)的初相位。
3.根据权利要求1所述的相位波动测量方法,其特征在于,所述参考信号具体采用以下公式:
u2(t)=v2 sin[2πfsignalt+θ2(t)],其中,u2(t)表示参考信号,v2表示振幅,fsignal表示频率,θ2(t)表示u2(t)的初相位。
7.一种相位波动测量***,其特征在于,所述测量***包括:
待测信号和参考信号获取模块,用于获取待测信号和参考信号;
转换模块,用于将所述待测信号转换至千赫兹,得到下转换信号;
混频滤波模块,用于将所述下转换信号和所述参考信号进行混频滤波,得到第一低频分量;
混频模块,用于将所述参考信号移相预先设定度数,并与所述下转换信号混频,得到第二低频分量;
相位差确定模块,用于基于所述第二低频分量和所述第一低频分量得到相位差。
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