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《中国科学院研究生院(国家授时中心)》 2008年
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原子钟噪声类型和频率稳定度估计的自由度分析与探讨

张敏  
【摘要】: 原子钟是原子守时的基础,当前国际上广泛采用氢原子钟和铯原子钟用于标准时间的产生和保持。为了得到均匀的时间尺度,首先必须建立起可以准确描述原子钟特性的时钟模型。为了把握原子钟的特性,从而建立时钟模型,最重要的就是要分析原子钟的稳定度和噪声类型,同时在进行频率稳定度方差估计时,需要首先给出相应的置信区间,而方差估计的置信区间关键是确定其自由度,故噪声类型分析和原子钟的稳定度估计的自由度在守时工作就显得尤为重要。本论文对原子钟噪声类型和频率稳定度估计的自由度做了初步的分析和探讨。 频率稳定度的表征方法在不断的发展,频率稳定度的表征可以从时域和频域两个方面进行,本文从这两个侧面出发描述、研究了原子钟的信号属性和稳定度的表征方法。首先介绍了时钟信号及模型,在对原子钟频率稳定度概念的基础上研究了时域频率稳定度表征的各种方差以及使用范围,并对频域稳定度以及域之间的转化进行了初步的分析。 在分析基于原子钟的信号模型和时域上的实验测量数据时,运用最小二乘算法对短期、中期和长期的时域稳定度数据进行线性拟合,根据拟合斜率鉴别了NTSC中两台铯原子钟和两台氢原子钟(一台为美国氢钟,另一台为国产氢钟)的主要噪声类型。 研究了基于时域频率稳定度的方差估计置信区间的计算方法,对各种方差估计的等效自由度的计算公式进行了深入讨论,在此基础上研究了基于协方差函数的自由度数值表达式并利用此公式求出阿伦方差估计的自由度的确切值或估算值,详细分析了各种情况下的等效自由度。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(国家授时中心)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TH714.14

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