频率源存在偏差，需要通过校准获得偏差信息，通过控制修正偏差。使用原子钟和精密频率源的用户，都需要对信号源进行校准和控制。《时间频率信号的校准与控制》在对校准和控制涉及的各项技术和方法进行解释和分析的基础上，结合具体例子，详细说明各种场合的不同校准和控制方法，包括导航卫星的高稳定性控制方法、国家守时实验室的高精密控制方法、一般用户的智能钟控制方法等，基本涵盖了各种用户需求。

本书可供通信、导航、时频等领域的工程技术人员参考

目录
前言
第1章　时间频率校准方法概述　1
1.1　时间频率校准的基本概念　1
1.1.1　时间与频率　1
1.1.2　时间校准的基准　2
1.1.3　时间频率校准的定义　3
1.1.4　时间频率校准的过程　4
1.2　时间频率信号的指标　5
1.2.1　频率偏差　5
1.2.2　频率稳定度　7
1.3　时间频率的校准　11
1.3.1　时间频率偏差的测量方法　11
1.3.2　时间频率校准系统 15
参考文献　16
第2章　时间频率信号的产生与输出模型　17
2.1　时间信号和频率信号　17
2.1.1　正弦波的相位和频率　17
2.1.2　相对频率偏差和时间偏差　19
2.2　时间频率信号产生装置　20
2.2.1　晶体振荡器　20
2.2.2　原子振荡器　23
2.2.3　各种振荡器性能比较　24
2.3　时间频率信号输出模型　26
参考文献　28
第3章　时间频率信号时域测量与表征方法　29
3.1　时间频率信号的时域测量方法　29
3.1.1　计数器测量原理　29
3.1.2　计数器测量误差　33
3.1.3　提高时间间隔测量精度的方法　37
3.1.4　高精度频率测量方法　44
3.1.5　测量方法比较　50
3.2　时间频率信号的时域表征方法　51
3.2.1　传统表征方法　51
3.2.2　常用表征方法　51
3.2.3　阿伦方差计算过程示例　54
3.2.4　估计的置信度和重叠样本　55
3.2.5　数据的有效利用和自由度的确定　57
3.3　时域分析处理实例　61
参考文献　63
第4章　稳定度频域测量与时域转换　64
4.1　稳定度频域测量方法　64
4.1.1　频谱分析　64
4.1.2　频域测量方法　67
4.1.3　频域稳定度测量常用设备　69
4.2　稳定度频域表征及分析方法　71
4.2.1　频域稳定度分析的例子　71
4.2.2　幂律谱噪声过程　72
4.3　时域和频域表征的转换　73
4.3.1　时域和频域表征的转换方法　73
4.3.2　时频和频域稳定度转换实例　74
参考文献　77
第5章　时间频率信号数字化处理与噪声分析　78
5.1　时间频率信号数字化　78
5.1.1　模拟过程的数字化 78
5.1.2　数字化过程中的混叠　80
5.1.3　谱分析与傅里叶变换　84
5.1.4　数字化过程中的泄漏　86
5.2　信号源中噪声分析　88
5.2.1　幂律谱噪声分析　88
5.2.2　其他噪声分析　89
参考文献　95
第6章　时间频率信号源模型估计方法　96
6.1　信号源平均频率和频率漂移率的估计方法　96
6.2　精密频率源参数估计　98
6.2.1　钟信号模型与噪声 98
6.2.2　估计方法　99
6.2.3　分析与结论　101
6.3　时间频率信号的分域递推模型　102
6.3.1　小波分析　102
6.3.2　基于小波变换的分域递推模型　105
6.3.3　分析与结论　106参考文献　108
第7章　时间频率标准的传递　109
7.1　时间频率比对的传递标准　109
7.2　主要的授时方法　111
7.2.1　授时方法的发展　111
7.2.2　授时方法介绍　112
7.3　高精度时间频率比对方法　124
7.3.1　卫星导航系统共视法　124
7.3.2　卫星双向时间传递方法　128
7.3.3　卫星激光时间传递方法　130
参考文献　132
第8章　时间频率的溯源及远程校准　134
8.1　GPS控制振荡器及其溯源　134
8.1.1　溯源的含义　134
8.1.2　基准和传递标准　135
8.1.3　时间频率的溯源链路　135
8.1.4　作为频率标准的 GPS控制振荡器　137
8.1.5　频率偏差的校准　139
8.1.6　GPS控制振荡器的可溯源性　140
8.2　时间频率远程校准系统设计与实现　141
8.2.1　远程校准系统组成和工作原理　142
8.2.2　测量终端实现关键技术分析　144
8.2.3　统性能指标的测试与分析　147
参考文献　153
第9章　电波钟　155
9.1　电波钟的发展历程　155
9.1.1　电波钟的发展史　155
9.1.2　历史上出现的几种电波钟　158
9.2　WWVB电波钟的工作原理　162
9.2.1　WWVB时间信号广播站　162
9.2.2　长波电波钟的内部结构　163
9.3　其他类型的电波钟　165
参考文献　167
第10章　时间频率信号源控制方法　169
10.1　智能钟控制方法　169
10.1.1　智能钟简介　169
10.1.2　振荡器噪声的影响　170
10.1.3　智能钟实验　172
10.2　原子钟控制方法　176
10.2.1　原子钟控制简介　176
10.2.2　原子钟控制方法　177
10.2.3　海军天文台对原子钟的远

第1章　时间频率校准方法概述
　　时间频率校准的目的是测量信号源输出时间频率与标准时间频率的偏差，涉及准确度的概念。为了完成时间频率校准，需要可溯源至国家标准的时间频率参考信号、待测设备和测量比对系统三部分。本章主要介绍时间频率校准的基本概念和基本过程。
　　1.1　时间频率校准的基本概念
　　校准就是采用某些特定的测量设备，测量待校准信号与公认的参考信号之间偏差的过程。本节将介绍时间频率校准的基本概念。
　　1.1.1　时间与频率
　　时间同长度、质量和温度等物理量相比，主要区别在于它的力学性质与其他不同，时间不可能保持不变，也就是说，时间永不停息，绝无终止。
　　一台钟停掉时，可以指示出时间尺度上的一点或瞬间，即停掉的时刻，但时间将继续流逝。如果停掉的钟恰巧是唯一的钟表，那么将会失去由这个钟所提供的时间尺度。倘若重新启动这个钟，则它必然要滞后一段时间，但究竟滞后多少只能靠在它停掉期间一直保持运转的其他钟的帮助才能确定。
　　此处，使用了时间的两种含义，即在一个具有确定原点的时间坐标轴上某一点的时刻以及钟被停掉的时间间隔。在日常生活中，时间的双重含义可以用下面两句话加以说明：
　　（1）“是上班的时间了”——指的是时刻；
　　（2）“上班的时间很长”——指的是时间间隔。
　　与时间有关的一个量是周期，生活中的周期现象早已为人们熟悉，如地球的自转或日出日落是一种周期现象，单摆或平衡轮的摆动、电子学中的电磁振荡都是周期现象。自然界中类似上述周而复始出现的实物或时间还有很多，周期过程重复出现一次所需要的时间称为周期，记为T。在数学中，将此类具有周期性的现象概括为一种函数关系，即
　　式中，m为整实数；t为描述周期过程的时间变量；T为周期过程的周期。
　　频率是单位时间内周期性过程重复、循环或振动的次数，记为f。周期和频率之间互为倒数关系：
　　在国际单位制（International System of Units， SI）中，时间的单位是秒（s），即周期的单位是秒（s），频率的单位是赫兹（Hz）。在电信号的频率测量中一般使用千赫兹（kHz）或兆赫兹（MHz）。1kHz相当于每秒出现一千个周期，1MHz相当于每秒出现一百万个周期。
　　单位时间内的频率平均值可以被精确测量。时间是计量学中的七个基本量之一，同时也是测量分辨率和准确度昀高的物理量，计量学中其他基本量测量的准确度一般为10-6，而时间测量的准确度可以达到10-9，甚至可以达到10-13。
　　时间频率信号源是指用于产生与标准时间、标准频率一致的时间频率信号的设备。用户使用时，需要先校准设备，使其保持在允许的误差范围内。
　　1.1.2　时间校准的基准
　　为了更精确地校准时间，必须采用一种公认的有权威性的参考作为时间频率校准的基准，这种基准一般应从两方面来选择（P.卡特肖夫，1982）：
　　（1）周期运动的稳定性。在不同时期内，该基准运动周期必须一样，不能因为外界条件的变化而有过大的变化，但绝对没有变化是不可能的。
　　（2）周期运动的复现性。周期过程在地球上任何地方、任何时候，都可以通过一定的实验或观测予以复现，并付诸应用。
　　稳定性和复现性同其他任何物理参数一样，不是绝对的标准化，而是针对一定的精度指标而言的。也就是说，在某一历史阶段内，它只是人类科学技术水平所能达到的昀高值，并以此作为当时选择的依据。随着科学技术的发展，新仪器、新方法不断涌现，人类又依据这两个条件去寻找新的时间测量基准。时间测量基准主要有三种：地球的自转，表现为世界时；地球的公转，表现为历书时；原子跃迁频率，表现为原子时（吴守贤等，1983；P.卡特肖夫，1982）。
　　地球自转的周期是1d，世界时（universal time，UT）的秒以一天的1/86400给出，地球公转的周期是1年，历书时的秒以1年的1/31536000给出，这两种时间不属于本书介绍的内容，本书主要说明原子时产生过程中的时间频率测量与校准。
　　1967年 10月举行的第十三届国际度量衡大会上通过原子时秒长定义，即位于海平面上的铯 133（133Cs）原子基态的两个超精细能级在零磁场中跃迁振荡9192631770周所持续的时间为一个原子时秒。值得注意的是，在这个定义中，测量的不是时间而是频率。在天文学领域中，秒的定义是以一个长周期的分数形式给出的，此处是由大量快速振荡周期的累加给出的。
　　需要明确的是，时间中秒的定义是铯133原子基态的两个超精细能级在零磁场中跃迁振荡 9192631770周所持续的时间，虽然产生的机理比较复杂，但可以理解为将频率进行计数，计数9192631770个周期就是1s。此处，强调了时间标准和频率标准的同一性，既可以由时间标准导出频率标准，也可以由频率标准导出时间标准。一般情况下不再区分时间标准和频率标准，而统称为时频标准。
　　在原子时中，时间测量是基于正