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基于DDS的铷原子钟老化漂移的自动补偿

作　者: 白冲
导　师: 赵明英
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电机与电器
关键词: 恒温晶振原子钟老化漂移 DDS
分类号: TN741
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

原子钟的老化漂移会使其输出变得不稳定,它是除了温度漂移之外,影响原子钟输出准确度和稳定度的重要原因之一。本文从研究高精度恒温晶振的短期老化漂移入手,仔细观测了工作温度恒定情况下恒温晶振的老化漂移现象,根据观测数据分析了恒温晶振的短期老化漂移规律,建立了其短期老化漂移数学模型。根据此数学模型对恒温晶振老化漂移进行了人工补偿,取得了比较明显的补偿效果。在对恒温晶振老化漂移进行人工补偿研究的基础上,将该思想应用到铷原子钟上。通过对铷原子钟的短期老化漂移分析建立了数学模型,然后运用DDS技术,对铷钟的老化漂移进行数字化和智能化补偿。补偿结果表明,运用DDS技术对铷钟的短期老化漂移进行补偿可以使铷钟的老化率有显著改善。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-19
  1.1 课题研究背景  7
  1.2 原子钟简介  7-13
    1.2.1 原子钟的简要工作原理  7-9
    1.2.2 原子钟的发展历程  9-12
    1.2.3 原子钟的分类  12
    1.2.4 原子钟的应用  12-13
  1.3 原子钟频率漂移补偿技术的研究现状  13-16
    1.3.1 原子钟的频率漂移现象  13-14
    1.3.2 原子钟频率漂移补偿研究情况  14-16
  1.4 课题研究目的与意义  16-17
  1.5 本文的主要研究内容及章节安排  17-19
第二章频标老化漂移补偿思想及实验验证  19-31
  2.1 恒温晶振老化规律分析  19-22
    2.1.1 晶振老化现象及产生的原因  19-20
    2.1.2 恒温晶振的老化规律  20-22
  2.2 恒温晶振老化补偿方案  22-26
    2.2.1 计算刻度盘人工调节分辨率  22-23
    2.2.2 建立恒温晶振短期老化规律的数学模型  23-24
    2.2.3 根据恒温晶振短期老化曲线进行老化补偿  24-26
  2.3 铷原子钟老化漂移补偿方案  26-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章直接数字频率合成技术(DDS)简介  31-39
  3.1 DDS 的基本结构  31-32
  3.2 DDS 的基本原理  32-35
    3.2.1 相位累加器  34
    3.2.2 相位幅度查询表  34
    3.2.3 DAC 和LPF  34-35
  3.3 理想DDS 及DDS 杂散源分析  35-37
    3.3.1 理想DDS 需满足的条件  35
    3.3.2 DDS 杂散源分析  35-37
  3.4 本章小结  37-39
第四章系统总体设计及硬件实现  39-53
  4.1 铷原子钟老化补偿总体方案设计  39
  4.2 MCU 控制电路设计  39-46
    4.2.1 各种嵌入式处理器功能概述  40-43
    4.2.2 MSP430F149 单片机功能特点及开发流程  43-44
    4.2.3 MSP430F149 外部连接电路  44-46
  4.3 DDS 电路设计  46-50
    4.3.1 DDS 芯片AD9852  46-48
    4.3.2 DDS 电路模块  48-50
  4.4 本章小结  50-53
第五章系统软件设计及数据处理  53-59
  5.1 软件总体设计  53-54
  5.2 软件模块  54-56
    5.2.1 频率差测量函数  54
    5.2.2 频率控制字FTW 计算函数  54-55
    5.2.3 频率输出函数  55-56
  5.3 实验结果分析  56-57
  5.4 本章小结  57-59
结束语  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-65

基于DDS的铷原子钟老化漂移的自动补偿

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