1 中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站,吉林 长春 130117
2 中国科学院大学,北京 100049
自由空间激光时频传递是未来空间高精度时频传递的重要技术发展方向。高精度的事件计时器是实现自由空间激光时频传递的关键核心设备,提出了组合确定性因素和随机因素的性能评估模型,通过测量精密频率源的时序数据得到不同事件计时器基于最小二乘的频率准确度、频率漂移率,表征频率稳定度的时域方差包括Allan方差、Modified Allan方差、Time方差和Hadamard方差,依据幂律谱模型分离出事件计时器测量数据的随机游走噪声、调频白噪声、调频闪烁噪声、调相白噪声和调相闪烁噪声五种随机噪声。对比分析了性能处于同一量级的两种典型高精度事件计时器A033和GT668的性能差异,在频率测量准确度上,A033事件计时器优于 ${\text{7}} \times {\text{1}}{{\text{0}}^{{{ - 12}}}}$,而GT668事件计时器优于 ${\text{3}}{\text{.1}} \times $$ {\text{1}}{{\text{0}}^{{{ - 12}}}}$,频率漂移率A033为 ${\text{2}}{\text{.096}} \times {\text{1}}{{\text{0}}^{{{ - 15}}}}$,而GT668则是 ${{ - 1}}{\text{.071}} \times {\text{1}}{{\text{0}}^{{{ - 15}}}}$,短期(1 d)稳定性Allan标准差由 ${\text{7}} \times {\text{1}}{{\text{0}}^{{{ - 12}}}}$变化到 ${\text{4}} \times {\text{1}}{{\text{0}}^{{{ - 12}}}}$;GT668在随机游走噪声曲线走势上更为稳定,调频闪烁噪声和调频白噪声没有明显差异。实验表明,通过文中性能分析方法可以对高精度事件计时器性能进行评估分析,对其准确性和可靠性进行判定,为高精度事件计时器的使用提供分析依据。
激光时频传递 事件计时器 时域方差 幂律谱噪声 laser time-frequency transmission event timer time-domain variance power-law spectrum noise 红外与激光工程
2023, 52(9): 20220913
红外与激光工程
2020, 49(10): 20200006
中国科学院国家天文台云南天文台, 云南 昆明 650011
千赫兹(kHz)激光测距是增加卫星激光测距观测数据和提高标准点精度的有效措施之一。分析研究了基于共光路的kHz激光测距系统的实现原理和方法,包括光路、电路和计算机控制等。给出了使用旋转快门实现共光路kHz激光测距的新思路,开发1.2 m望远镜共光路kHz激光测距系统。该系统已用于常规观测,实际观测结果表明,系统性能较好且工作稳定,地靶测距精度约为5 mm,卫星测距精度优于2.0 cm。
测量 千赫兹激光测距 收/发共光路 卫星激光测距 天文仪器 事件计时器
中国科学院国家天文台云南天文台,云南 昆明 650011
高频率、大范围和高精度是现代卫星/月球激光测距(SLR/LLR)的发展趋势,需要高精度事件计时器作为其时间测量单元。分析研究了事件计时器测量时间的原理,并基于时间数字转换 (TDC)和现场可编程门阵列 (FPGA )技术,用TDC芯片测量微小时间间隔,同时结合FPGA芯片设计和实现整个高精度事件计时器。进行了信号周期测量实验,结果表明,该测量仪准确度高,标准偏差值优于50 ps,系统误差小于11 ps,量程为24 h,温度漂移小于100 fs/℃,短期稳定性好于±3ps/h。
光学器件 测量与计量 天文仪器 事件计时器 时间数字转换 现场可编程门阵列