時間頻率理論與方法

目錄
前言
第1章 時間頻率發(fā)展態(tài)勢分析 1
1.1 時間頻率與國家時間頻率體系 1
1.1.1 時間頻率的定義 2
1.1.2 時間頻率對社會發(fā)展的重要性 2
1.1.3 對時間頻率的需求 3
1.1.4 國家時間頻率體系 4
1.2 時間頻率發(fā)展規(guī)律與發(fā)展態(tài)勢 5
1.2.1 時間頻率發(fā)展的總體趨勢 6
1.2.2 時間頻率測量的發(fā)展規(guī)律 6
1.2.3 時間頻率傳遞的發(fā)展規(guī)律 7
1.3 時間頻率體系的現(xiàn)狀 9
1.3.1 時間頻率領(lǐng)域發(fā)展的總體情況 9
1.3.2 我國時間頻率測量的現(xiàn)狀 10
1.3.3 時間頻率傳遞的現(xiàn)狀 13
1.4 時間頻率體系的未來發(fā)展 16
1.5 思考題 18
參考文獻 18
第2章 時間頻率信號的測量方法 20
2.1 精密時間間隔測量 20
2.1.1 電子計數(shù)器測量時間間隔 20
2.1.2 電子計數(shù)器的輸入電路 24
2.1.3 電子計數(shù)器的主要測量誤差 29
2.1.4 提高測量精度的方法 32
2.2 精密頻率測量 37
2.2.1 電子計數(shù)器測量頻率 37
2.2.2 提高測量精度的方法 41
2.3 偏差頻率產(chǎn)生技術(shù) 46
2.3.1 頻率合成技術(shù)的發(fā)展 46
2.3.2 直接數(shù)字頻率合成技術(shù) 47
2.3.3 基于鎖相環(huán)技術(shù)的偏差頻率產(chǎn)生器 51
2.3.4 基于單邊帶混頻的偏差頻率產(chǎn)生器 55
2.4 思考題 60
參考文獻 61
第3章 時間頻率信號的分析方法 62
3.1 頻率源輸出信號的表示 62
3.2 頻率源輸出特性的頻域表征 64
3.2.1 頻率源輸出的系統(tǒng)模型 64
3.2.2 精密頻率源輸出的噪聲模型 65
3.2.3 頻率穩(wěn)定度的頻域表征量 67
3.2.4 相位噪聲頻域測量方法 68
3.3 振蕩器輸出特性的時域表征 71
3.3.1 頻率穩(wěn)定度時域表征的困難 71
3.3.2 描述頻率源輸出時域穩(wěn)定度的各種方差 72
3.3.3 方差估計的置信區(qū)間及迭代取樣 80
3.4 時頻域表征的轉(zhuǎn)換 81
3.5 狀態(tài)空間模型遞推模擬振蕩器噪聲 84
3.5.1 狀態(tài)空間模型 85
3.5.2 噪聲模擬方法 86
3.5.3 噪聲模擬結(jié)果 89
3.6 思考題 89
參考文獻 89
第4章 時間頻率傳遞與授時方法 91
4.1 時間頻率傳遞的基本概念 91
4.2 主要授時方法 93
4.2.1 網(wǎng)絡(luò)授時 93
4.2.2 電話授時 96
4.2.3 電視授時 96
4.2.4 廣播網(wǎng)授時 98
4.2.5 短波授時 99
4.2.6 長波授時 100
4.2.7 低頻時碼授時 103
4.2.8 衛(wèi)星授時 104
4.3 基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的高精度時間頻率傳遞方法 106
4.3.1 共視法時間比對 107
4.3.2 全視法時間傳遞 108
4.3.3 載波相位時間傳遞 111
4.3.4 精密單點定位時間傳遞 112
4.4 其他時間傳遞方法 115
4.4.1 衛(wèi)星雙向時間頻率傳遞方法 115
4.4.2 光纖時間傳遞方法 117
4.4.3 衛(wèi)星激光時間傳遞方法 118
4.4.4 量子時間同步傳遞方法 119
4.5 思考題 122
參考文獻 123
第5章 原子鐘實現(xiàn)的物理基礎(chǔ) 124
5.1 量子能級與量子躍遷 124
5.1.1 單電子原子的能級結(jié)構(gòu)與特性 125
5.1.2 原子核的能級結(jié)構(gòu)與特性及超精細結(jié)構(gòu) 130
5.1.3 原子與電磁場的相互作用和量子躍遷 132
5.2 原子譜線的探測 139
5.2.1 觀測原子量子躍遷的兩種實驗方法 139
5.2.2 原子譜線信號參量的描述 141
5.3 原子的激光冷卻與操控 144
5.3.1 原子與光場的相互作用 144
5.3.2 原子的冷卻與俘獲 147
5.3.3 原子的激光操控 156
5.4 思考題 159
參考文獻 160
第6章 典型原子鐘的原理與實現(xiàn) 161
6.1 原子鐘的基本原理 161
6.1.1 原子鐘的性能指標(biāo) 161
6.1.2 原子鐘的分類 163
6.1.3 原子鐘的發(fā)展趨勢 164
6.2 光抽運小銫鐘 164
6.2.1 光抽運小銫鐘的實現(xiàn)原理 165
6.2.2 光抽運小銫鐘的基本組成 167
6.2.3 光抽運小銫鐘的研究進展 171
6.3 銣噴泉守時原子鐘 172
6.3.1 銣噴泉守時原子鐘的實現(xiàn)原理 172
6.3.2 銣噴泉守時原子鐘的基本組成 176
6.3.3 銣噴泉守時原子鐘的研究進展 180
6.4 思考題 182
參考文獻 183
第7章 天文時間尺度與世界時 184
7.1 天文時間尺度 184
7.1.1 恒星時 185
7.1.2 太陽時 187
7.1.3 地方時 189
7.1.4 世界時 191
7.1.5 歷書時 195
7.1.6 協(xié)調(diào)世界時 197
7.1.7 地球的空間運動 198
7.2 世界時 201
7.2.1 世界時的主要測量方法 201
7.2.2 世界時的服務(wù)與應(yīng)用 208
7.3 思考題 209
參考文獻 210
第8章 脈沖星時間尺度 211
8.1 脈沖星的特點與觀測方法 211
8.1.1 脈沖星的發(fā)現(xiàn) 211
8.1.2 脈沖星的特點 212
8.1.3 脈沖雙星和毫秒脈沖星 213
8.1.4 脈沖星的形成與輻射機制 213
8.1.5 脈沖星的觀測方法 214
8.2 脈沖星時間尺度的建立及誤差分析 219
8.2.1 脈沖星到達時間測量 219
8.2.2 脈沖星到達時間分析模型 225
8.2.3 脈沖星計時的主要誤差 230
8.3 綜合脈沖星時間尺度 234
8.3.1 脈沖星時定義 234
8.3.2 綜合脈沖星時算法 235
8.3.3 脈沖星時穩(wěn)定度估計方法 243
8.4 脈沖星時間尺度的應(yīng)用 246
8.4.1 脈沖星時在原子時守時中的應(yīng)用 246
8.4.2 脈沖星時在自主導(dǎo)航中的應(yīng)用 248
8.4.3 脈沖星時在引力波探測中的應(yīng)用 249
8.5 思考題 250
參考文獻 250
第9章 原子鐘與原子時 253
9.1 守時型原子鐘 253
9.1.1 鐘差數(shù)據(jù)處理的總體要求 253
9.1.2 相位跳變數(shù)據(jù)的處理 255
9.1.3 頻率跳變數(shù)據(jù)的處理 256
9.1.4 方差增大數(shù)據(jù)的處理 257
9.2 原子鐘噪聲分析及降噪方法 258
9.2.1 原子鐘頻率漂移的修正 258
9.2.2 比對噪聲的處理 259
9.3 原子時算法 263
9.3.1 原子時時間尺度計算的基本方法 263
9.3.2 國際原子時算法 266
9.3.3 AT1算法 268
9.3.4 原子時算法的比較和發(fā)展 270
9.4 思考題 271
參考文獻 271
第10章 現(xiàn)代守時技術(shù) 272
10.1 守時與標(biāo)準時間 272
10.1.1 國際原子時 274
10.1.2 協(xié)調(diào)世界時 274
10.1.3 國際標(biāo)準時間的產(chǎn)生 275
10.1.4 協(xié)調(diào)世界時的物理實現(xiàn) 277
10.1.5 北京時間 278
10.1.6 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)時間 278
10.2 現(xiàn)代守時系統(tǒng) 285
10.2.1 現(xiàn)代守時系統(tǒng)的組成 286
10.2.2 標(biāo)準時間信號的產(chǎn)生與分配 287
10.2.3 守時系統(tǒng)的條件控制 288
10.2.4 守時系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測 293
10.3 思考題 297
參考文獻 297