期刊简介
期刊名称： 时间频率学报
创办日期： 1978年
主管部门： 中国科学院
主办单位： 中国科学院国家授时中心
刊期： 季刊
电话： 029-83890417
Email： bjb@ntsc.ac.cn
国内统一刊号(CN)： CN 61-1405/P
国际标准刊号(ISSN)：ISSN 1674-0637
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面向新质时空服务的低轨卫星时频技术前沿——低轨卫星时频技术专辑·编者按
<正>低轨星座在维护国家安全、驱动科技创新、赋能经济社会发展方面具有重大战略价值,现已成为国际博弈的焦点领域。卫星时频系统作为低轨星座空间基础设施的重要组成部分,发展高精度、高可靠、低成本的低轨卫星时频技术,对支撑精密授时、导航增强、星座协同等新质时空服务具有重要作用。
空间时频技术发展研究综述:现状、挑战与趋势
高帅和;郭燕铭;龚学文;姚鑫;张柯;张健;常寒宁;耿仁方;王文彬;李玮;高玉平;卢晓春;张首刚;空间时频技术是现代航天工程和基础科学研究的核心支撑技术,为卫星导航、深空探测、引力波探测等重大空间科技工程提供高精度的时间频率基准。系统梳理了国内外空间时频技术的发展现状,对比分析了各国空间原子钟技术、时频传递与比对技术的研究进展,深入探讨了空间环境适应性、长期自主运行等关键技术挑战,并展望了光钟空间应用、量子时频网络等未来发展趋势。在空间时频技术领域,我国仍需持续加强基础研究、关键技术攻关和系统集成创新,构建自主可控的高精度、高可靠空间时频体系。
基于盲点残差网络的铷原子钟量子跃迁信号降噪方法
徐子涵;李超;孙富宇;高帅和;张首刚;铷原子钟频率稳定度和频率准确度,直接取决于钟跃迁信号品质。实际工作中,微弱的量子跃迁信号易受电子噪声、环境扰动等影响,导致其信噪比下降,进而影响原子频率的精确识别和提取。为有效降低信号总变差、提升信噪比,提出一种基于盲点残差网络的铷原子钟量子跃迁信号降噪方法。该方法将目标点邻域信息作为输入,以目标点与邻域均值的残差为学习目标,通过多层全连接网络拟合该残差,从而实现噪声抑制。网络采用自监督学习策略,仅需含噪实测信号即可完成训练,克服了实际应用中纯净样本难以获取的局限。该网络架构轻量化,训练收敛稳定,为原子钟信号预处理提供了一种高效的自监督学习方法。
相位精密可调低相噪信号源的设计与实现
沈明阳;何在民;薛文祥;张傲;邓雪;广伟;随着科技的不断进步,通信、雷达、导航与时频等领域对时钟相位调节精度和相位噪声的要求越来越高。直接数字合成(DDS)技术具备信号相位精密调节的优势,但其信号相位噪声性能受限于时钟质量和数模转换器(DAC)的性能。针对DDS的不足,设计并实现了一种相位精密可调的低相噪信号发生电路,该电路采用锁相环(PLL)架构的时钟抖动抑制技术以实现对DDS输出信号的净化。以铷原子钟为参考源,测试了LMK04610净化电路对AD9954 DDS模块输出信号相位噪声的抑制效果。实验结果表明,该电路对于100 MHz输出信号实现了0.6 ps的移相分辨率,净化后的信号随机抖动降低至0.264 ps,附加频率稳定度达到4.86×10-12@1 s和1.87×10-14@10 000 s,当频率偏移大于500 Hz时,信号的相位噪声性能得到显著改善,在1 MHz处达到-160 dBc/Hz的水平,在精密调节时钟相位的同时有效抑制了相位噪声。
基于FFT分段并行扫码的高效MCSK数据解调方法
薛志芹;刘通;刘坤;林叶;连猛;张康宁;随着智能驾驶、精准农业、灾害应急救援等领域对快速高精度定位服务需求的日益增长,下一代卫星导航系统需要更高的导航电文传输速率。复合码移键控(MCSK)调制通过将低速二进制相移键控(BPSK)调制码周期与高速码移键控(CSK)调制码周期时分复用,成为提升电文速率的重要候选方案。然而,CSK解调需要遍历多种码相位偏移,传统频域FFT方法虽能获得所有码相位相关值,但是计算冗余较大。针对MCSK调制中仅使用前L=2U种码相位的特点,提出一种基于快速傅里叶变换(FFT)分段并行扫码的高效MCSK数据解调算法。该方法将伪码周期分段,每段长度设为L,通过拼接相邻段和补零扩展至2L点,利用FFT实现分段循环相关,最后将各分段对应点累加并取前L个相关值进行最大值判决。理论分析与仿真表明,相比传统全相位FFT解调,提出算法在保证解调性能的前提下,将单次FFT计算点数从2 048点降至128点(2L),资源开销显著减少,适用于资源受限的卫星导航接收机中。
基于GNSS的晶振直接驯服技术研究
董森;何在民;薛文祥;邓雪;针对传统晶振驯服系统依赖专用相位检测模块、存在成本高且系统复杂的问题,提出一种基于全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)定时板卡的晶振直接驯服方法。该方法利用定时板卡解算得到的钟差直接驯服频率源,无需传统相位检测模块,有效提升了系统鲁棒性。系统以GNSS系统时钟为基准,解算本地10 MHz时钟信号的钟差;微控制器MCU基于钟差计算频率调整量,并通过预滤波及野值剔除算法降低噪声干扰,生成频率修正量;该频率修正量驱动直接数字频率合成器(direct digital synthesizer,DDS)实时修正输出频率,实现晶振驯服。实验表明,驯服模式下钟差保持在3 ns以内。在以铯钟为参考时,1 s稳定度可达1.6×10-11,105 s稳定度达6.9×10-14。该方法显著提升了恒温晶振输出频率信号的性能,为导航定位、无线通信和精密授时等领域提供了技术支持。
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