一种准确测量频率的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种准确测量频率的系统，包括卫星授时接收机、参考频标、频率测量仪、时差测量仪以及计算机，所述卫星授时接收机通过天线接收GNSS系统的授时信号，所述卫星授时接收机和所述参考频标分别输出1PPS脉冲信号送至时差测量仪的输入端进行时间差的测量；所述频率测量仪的测量输入端用于连接被测量频率信号，所述频率测量仪的参考输入端连接参考频标输出的频标信号；所述时差测量仪的测量值以及所述频率测量仪的测量数据分别发送至计算机内进行数据处理，得到频率的准确测量结果。本实用新型专利技术利用本地频标短期指标好、测量可靠特点，结合GNSS系统长期准确度指标高的特点，实现对频率快速、准确、高水平、低成本的测试。

An Accurate Frequency Measurement System

【技术实现步骤摘要】
一种准确测量频率的系统
本技术属于频率计量测试
，具体涉及一种准确测量频率的系统。
技术介绍
频率测量实际是在采样时间内对被测频率进行多次采样，把平均值作为测量结果。测量频率有许多方法，如直接测量频率方法、相对参考频率测量频率差方法等。无论如何测量频率，都要有一个参考频率标准，简称为参考频标，作为测量的标准。参考标准的准确性、稳定性都决定了测量结果的水平。除此之外，采样时间也是重要因素，通常采样时间越长，测量结果越真实。在实际工作中高准确的频标昂贵、不易得到，使用、维护的费用很高，使用多有不便；采样时间太长将难以完成大量的测试、难以实现在十秒至数百秒时间内完成快速测试。而在实际工作中，为了得到廉价的高准确度的频标，往往采用GNSS驯服廉价频标的方法，得到极高的频率准确度。但是，由于驯服频标的噪声大、频率瞬时值不稳定，必须经过长时间的滤波、平滑后，计算平均值作为频标的输出频率值，这个过程一般要少则数小时、多则数十小时，才能得到稳定、可靠的结果。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷与不足，本技术通过提供一种准确测量频率的系统，其运用本地标准频标短期指标稳定、测量可靠、测量速度快的特点，并结合GNSS驯服频标长期指标准确的特点，提出基于GNSS修正本地频标的频率准确测量方法以解决上述技术问题。为实现上述目的，本技术的技术方案为：一种准确测量频率的系统，包括卫星授时接收机、参考频标、频率测量仪、时差测量仪以及计算机，所述卫星授时接收机通过天线接收GNSS系统的授时信号，所述卫星授时接收机和所述参考频标分别输出1PPS脉冲信号送至时差测量仪的输入端进行时间差的测量；所述频率测量仪的测量输入端用于连接被测量频率信号，所述频率测量仪的参考输入端连接参考频标输出的频标信号；所述时差测量仪的测量值以及所述频率测量仪的测量数据分别发送至计算机内进行数据处理，得到频率的准确测量结果。优选的，所述参考频标为铷原子频标。优选的，所述参考频标为晶体振荡器频标。采用本地频标作为频率测量的参考信号，使用GNSS的1PPS信号长期测量本地参考频标的误差，随时得到本地参考频标的修正值，修正频率测量仪测量的结果。与现有技术相比，本技术的优点：(1)本技术发挥了本地频标噪声低、短期稳定性好，测量快、可靠性高的特点，同时发挥了GNSS系统长期时间频率准确性高的特点，使用修正值对测量的结果进行修正，得到更加准确的测量结果。(2)本技术能够确定当前本地频标的相对频差，对本地频标的测量结果进行修正。(3)本技术能够不使用GNSS驯服频标，不进行共视比对，仅使用GNSS接收机进行远程校准本地频率，方法简单，成本低实用性强。(4)本技术能够长期进行监测GNSS系统与本地频标频率的频差，超出预期发出提示。(5)本技术可以避免昂贵、使用繁琐的高级频标。(6)采用本技术的系统测量速度快、可靠性高、准确度高。由此可见，本技术利用本地频标短期指标好、测量可靠、测量速度快的特点，结合GNSS系统长期准确度指标高的特点，实现对频率快速、准确、高水平、低成本的测试。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1为本技术的原理示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。实施例1如图1所示，一种准确测量频率的系统，包括卫星授时接收机、参考频标、频率测量仪、时差测量仪以及计算机，所述卫星授时接收机通过天线接收来自GNSS系统的授时信号，所述卫星授时接收机和所述参考频标分别输出1PPS脉冲信号送至时差测量仪的输入端进行时间差的测量；所述频率测量仪的输入端用于连接被测频率信号，所述频率计的参考输入端连接参考频标输出的频率信号；所述时差测量仪的测量值以及所述频率测量仪的测量数据分别发送至计算机进行数据处理，得到频率的准确测量结果。对所述系统的各组成装置分别进行如下详细介绍：卫星授时接收机：卫星授时接收机能够接收GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem，即全球导航卫星系统)系统的授时信号，作为校准本地频标的基准，GNSS系统包括GPS系统、BDS系统等；卫星授时接收机能够提供授时系统的1PPS脉冲信号输出，送到时差测量仪输入端与参考频标的1PPS信号进行时差测量。参考频标：参考频标是整个系统测量频率的参考频率，如：铷原子频标、晶体振荡器频标等，其能够为测量频率提供测量参考频标，同时输出1PPS脉冲信号送至时差测量仪输入端与接收机的1PPS信号进行时差测量。频率测量仪：该设备能完成频率测量任务，其以参考频标信号为频率标准，测量被测频率信号的频率值；频率测量仪的输入端连接被测频率信号，其参考输入端连接参考频标频率信号。时差测量仪：时差测量仪用来测量卫星授时接收机输出的1PPS脉冲信号与参考频标输出的1PPS脉冲信号的时间差；时差测量仪长期累积其时间差，经过数据处理得到参考频标与GNSS系统的频率差，并将这个测量结果作为参考频标的修正值；同时长期实时监测参考频标的准确性，当参考频标准确性偏离预期时，发出提示。计算机：计算机作为辅助设备用于对时差测量仪的测量值、频率测量仪的测量数据进行处理，得到测量结果。被测量频率或被测量频标为被测量的频率信号或被测量的频标信号。实施例2所述准确测量频率的系统的工作原理如下：通常，卫星授时接收机、时差测量仪、参考频标长期通电，采用测量时差的方法进行校准测量，经过数据处理得到参考频标与GNSS系统基准频标的频率差，解算出整个系统测量频率时的相对频差。使用这个结果作为修正值，对后续测量结果进行修正。进而充分利用了只有通过长期测量才能得到GNSS系统高准确度频率信号的特点；采样典型的方法，使用本地参考频标为频率测量仪提供参考频标，在数十秒至数百秒的时间内测量频率值，充分发挥本地频标噪声低、短期稳定性好、测量速度快的特点完成快速测量。使用修正值对测量的结果进行修正，得到更加准确的测量结果。由于本地频标长期在GNSS系统时间频率量值的监测下，保证了本地频标始终量值受控，量值超出允许范围时发出提示。该系统一般长期通电测量，进行数据积累和处理，在对被测频率进行测量前，使用长期累计得到的校准测量结果，确定当前参考频标的修正值。频率测量仪的输出分辨力与校准测量的相对频率偏差相适应；参考频标的频率稳定度与频标频率测量仪的输出分辨力相适应。通过长时期的比较测量，参考频标与GNSS系统频标的相对误差为：则被测频率的频率值为：fZ＝fD＝(1+δC)式中：δc：参考频标相对GNSS系统频标的相对偏差；fA：GNSS系统的频标频率值，Hz；fC：参考频标的频率值，Hz；fD：频率测量仪测量输出的频率值，Hz；fZ：被测频率的频率值，Hz。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本技术作了详尽的描述，但在本技术基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本技术要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种准确测量频率的系统，其特征在于：包括卫星授时接收机、参考频标、频率测量仪、时差测量仪以及计算机，所述卫星授时接收机通过天线接收GNSS系统的授时信号，所述卫星授时接收机和所述参考频标分别输出1PPS脉冲信号送至时差测量仪的输入端进行时间差的测量；所述频率测量仪的测量输入端用于连接被测量频率信号，所述频率测量仪的参考输入端连接参考频标输出的频标信号；所述时差测量仪的测量值以及所述频率测量仪的测量数据分别发送至计算机。

【技术特征摘要】
2018.09.10 CN 20182147184061.一种准确测量频率的系统，其特征在于：包括卫星授时接收机、参考频标、频率测量仪、时差测量仪以及计算机，所述卫星授时接收机通过天线接收GNSS系统的授时信号，所述卫星授时接收机和所述参考频标分别输出1PPS脉冲信号送至时差测量仪的输入端进行时...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，周国洲，才滢，葛利蕊，孙洁，胡晓琳，秦桌然，高博，盛雄峰，
申请(专利权)人：李涛，
类型：新型
国别省市：浙江,33