Turn off MathJax
Article Contents
ZHANG Yang, LIN Pingwei, Ru Ning, Ma Yanning. Picosecond Level Research on Phase Difference Measurement between Signals of Multiple Frequencies[J]. Metrology Science and Technology. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0072
Citation: ZHANG Yang, LIN Pingwei, Ru Ning, Ma Yanning. Picosecond Level Research on Phase Difference Measurement between Signals of Multiple Frequencies[J]. Metrology Science and Technology. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0072

Picosecond Level Research on Phase Difference Measurement between Signals of Multiple Frequencies

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0072
  • Received Date: 2024-03-07
  • Accepted Date: 2024-03-25
  • Rev Recd Date: 2024-03-27
  • Available Online: 2024-04-18
  • To meet the demand for high-precision timing signals in modern science, this paper proposes using the phase information of sine waves as a fine marker for timing signal measurement, which is expected to accurately synchronize timing signal errors to the picosecond level. The non-drifting multiplication signal of sine wave phase can be used to characterize the fine phase information within one cycle of a sine wave signal. The prerequisite for measuring the picosecond-level phase drift between different frequency signals is the calibration of the phase drift between the multiplication signal and the sine wave signal. Currently, there is no instrument that can measure the phase difference between different frequency signals with picosecond-level accuracy. This paper innovatively designs a picosecond-level accuracy measurement circuit for the phase difference of different frequency signals. It analyzes the influence of power dividers, amplifiers, mixers, filters, and attenuators used in the circuit on the signal phase. The circuit itself causes a time difference of no more than 3 ps for the measured phase difference, and the stability of the measurement results is in the range of E-13, proving that the accuracy and stability of the measurement circuit meet the requirements of picosecond-level high-precision measurement. This creates conditions for further calibrating the phase drift between signals and accurately characterizing the phase information of sine waves to achieve high-precision timing signal synchronization.
  • loading
  • [1]
    张强, 王卫斌, 陆光辉. 工业互联网场景下5G TSN关键技术研究[J]. 中兴通讯技术, 2020, 26(6): 21-26.
    [2]
    范北辰, 杨悦, 马丛, 等. 微波光子雷达组网技术[J]. 雷达科学与技术, 2021, 19(2): 195-207,216. doi: 10.3969/j.issn.1672-2337.2021.02.012
    [3]
    胡炳元, 许雪梅. 时间频率的精密计量及其意义[J]. 物理教学探讨, 2006, 24(11): 1-3.
    [4]
    樊其明, 许宁, 吴婷艳, 等. 高稳定光纤布拉格光栅波长标准器的研究[J]. 计量科学与技术, 2023, 67(1): 50-54.
    [5]
    何婷, 陈国军, 马嘉琳. 精密时频传递技术综述[J]. 测绘通报, 2018(5): 1-5.
    [6]
    林平卫, 齐苗苗, 宋振飞. 光纤网时间同步性能计量校准装置研制[J]. 计测技术. 2023, 43(2).
    [7]
    林平卫. 单信道时间频率高精度传递装置: CN201910318706.5[P]. 2019-08-27.
    [8]
    齐苗苗, 林平卫, 潘家荣, 等. 高精度光纤微波时频传递技术[J]. 计量学报, 2022, 43(5): 667-674. doi: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.05.17
    [9]
    李卓然, 李雨霄, 蒋依芹, 等. 光学测量系统信噪比优化方法研究[J]. 计量科学与技术, 2022, 66(2): 50-54.
    [10]
    李向阳, 庹先国, 穆克亮. 相位检测系统中误差的消除[J]. 电子技术应用, 2007, 33(5): 89-90.
    [11]
    乔宏乐, 余建宇, 王超. 电子侦察系统实时相位校准技术的研究[J]. 中国电子科学研究院学报, 2016, 11(6): 574-576.
    [12]
    陈法喜, 赵侃, 李立波, 等. 基于激光波长跟踪的高精度光纤时间传递[J]. 物理学报, 2022, 71(23): 43-52.
    [13]
    陈法喜, 李博, 郭宝龙. 基于光纤频率传递的高精度时间传递方法[J]. 光学学报, 2022, 42(15): 12-18.
    [14]
    中国科学院国家授时中心. 基于时分复用的光纤链路色散测量系统及方法: CN202111112771.6[P]. 2022-01-25.
    [15]
    杨蕾. 基于DDS的高码速率遥感卫星模拟信号频综源设计与实现[J]. 电子器件, 2009, 32(6): 1080-1083.
    [16]
    陈杨梦, 张伟昆. 一种基于ADF4360-9和FPGA的合成时钟源设计[J]. 桂林电子科技大学学报, 2019, 39(3): 223-228.
    [17]
    中国科学院国家授时中心. 一种基于源端补偿的光纤时间传递系统及方法: CN202110128809.2[P]. 2021-06-22.
    [18]
    燕颖, 马健新. 基于马赫曾德尔调制器的倍频因子和输出相位可调的微波光子移相器[J]. 中国光学, 2023, 16(4): 948-960.
    [19]
    董昌利, 王军, 王传海. 计量仪器测量过程中误差控制分析[J]. 机械与电子控制工程, 2024, 6(1): 64-66.
    [20]
    彭涛. 工程测量仪器使用过程中精度的控制分析[J]. 大众标准化, 2022(9): 178-180.
    [21]
    许加枫, 刘抒珍, 刘小红. 高性能DDS芯片AD9954及其应用[J]. 国外电子元器件, 2004(11): 23-26.
    [22]
    芦旭, 郭伟, 杨莹. 基于ADF4360-9的高稳定度频率合成器设计[J]. 电子测量技术, 2013(1): 19-22.
    [23]
    中国科学院国家授时中心. 一种光纤时频传递中频率信号相位的修正装置及方法: CN201811526246.7[P]. 2021-06-29.
    [24]
    雷雨. GPS星载原子钟频率稳定度分析[C]. //2011全国时间频率学术会议论文集. 2011: 435-439.
    [25]
    郭海荣, 郭树人, 焦文海. 原子钟时域频率稳定度分析中等效自由度的计算与分析[J]. 天文学进展, 2007, 25(4): 375-383.
    [26]
    柯熙政, 李孝辉, 刘志英, 等. 一种时间尺度算法的稳定度分析[J]. 天文学报, 2001, 42(4): 420-427.
    [27]
    董云. 模拟锁相环电路设计[J]. 电脑知识与技术, 2011, 7(18): 4459-4461.
    [28]
    王伟, 张晶涛, 柴天佑. PID参数先进整定方法综述[J]. 自动化学报, 2000, 26(3): 347-355.
    [29]
    杨扩军. TIADC系统校准算法研究与实现[D]. 四川: 电子科技大学, 2015.
    [30]
    韩京清. 从PID技术到"自抗扰控制"技术[J]. 控制工程, 2002, 9(3): 13-18.
    [31]
    王威, 颜毅华, 刘东浩, 等. 利用卫星对明安图射电频谱日像仪的相位校准研究[J]. 电子学报, 2019, 47(6): 1384-1387.
    [32]
    朱祥维, 孙广富, 雍少为, 等. 利用相位估计算法实现ps量级的高精度时间间隔测量[J]. 仪器仪表学报, 2008, 29(12): 2626-2631.
  • 加载中

Catalog

    通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
    • 1. 

      沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

    1. 本站搜索
    2. 百度学术搜索
    3. 万方数据库搜索
    4. CNKI搜索

    Figures(14)  / Tables(1)

    Article Metrics

    Article views (27) PDF downloads(1) Cited by()
    Proportional views
    Related

    /

    DownLoad:  Full-Size Img  PowerPoint
    Return
    Return