[发明专利]皮秒级时间间隔定标方法

说明书

技术领域

本发明涉及时间间隔定标方法，特别是皮秒级时间间隔定标方法。

背景技术

时间间隔定标方法是用时间间隔发生器或时间合成器产生一定的时间间隔，该时间间隔可以是脉冲宽度或两路信号间的相对延迟，然后用时间间隔计数器对其进行测量。这种方法原理简单，技术成熟，但无论是时间间隔产生还是测量，其不确定度都只能到1ns左右，根本无法满足日益发展的高速测量需求。数字取样示波器的测量分辨力可以到皮秒量级，但测量准确度较低，也不能直接用于皮秒级的时间间隔测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种皮秒级时间间隔定标方法，解决皮秒级时间间隔产生、校准的难题。

皮秒级时间间隔定标方法是通过皮秒级时间间隔校准装置实现的。皮秒时间间隔校准装置包括微波信号源A、微波信号源B、微波倍频器、高稳频综器、数字取样示波器、双通道的脉冲发生器。

皮秒级时间间隔定标方法的实现过程为：首先采用高准确度的微波信号源A加微波倍频器得到标准周期的毫米波连续波信号，对数字取样示波器的皮秒级时基档位进行校准；然后采用双通道的脉冲发生器产生皮秒级时间间隔；最后用数字取样示波器对双通道的脉冲发生器产生的皮秒级时间间隔进行校准。具体步骤为：

a)将微波信号源A的输出通过微波电缆连接至微波倍频器的输入端，将微波倍频器的输出端通过波导同轴转接头连接至数字取样示波器的输入通道A，将微波信号源B的输出通过微波电缆连接至数字取样示波器的触发通道。

b)将微波信号源A的同步输出通过BNC电缆连接至微波信号源B的同步输入，将两台微波信号源同步，解决70GHz以上信号的稳定触发，从而有效减小抖动。

c)通过微波倍频器把微波信号源A的输出信号倍频到70GHz-75GHz，为时基测量提供分辨力小于1ps的准确时间间隔信号。设置数字取样示波器的时基档位为皮秒级，通过示波器的双光标功能分别测量70GHz-75GHz不同频率信号的周期。

d)将微波信号源A、微波信号源B的时间参数溯源到铯原子频率标准。

e)将双通道的脉冲发生器的输出通道A、输出通道B、触发输出分别通过微波电缆连接至数字取样示波器的输入通道A、输入通道B、触发通道，实现脉冲产生和测量的触发同步。

f)将高稳频综器的时钟输出通过BNC电缆连接至双通道的脉冲发生器的外钟输入端，设置双通道的脉冲发生器为外钟模式，提高双通道的脉冲发生器的时钟稳定性，减小时钟抖动，从而提高输出脉冲的稳定性，减小延时误差。

g)设置双通道的脉冲发生器的两路脉冲输出延时量为0ps，设置数字取样示波器的时基档位为皮秒级，用双光标法测量两路脉冲前沿中点的时延差，为了减小脉冲前沿中点确定不准引入的误差，将数字取样示波器的垂直档位设置到毫伏级，取多次平均测量结果，测得值为双通道的脉冲发生器的固有延时。

h)利用双通道的脉冲发生器的Deskew(偏移纠正)功能，消除其两路脉冲输出间的固有延时。

i)设置双通道的脉冲发生器的两路脉冲输出延时量为1ps，设置数字取样示波器的时基档位为皮秒级，用双光标法测量两路脉冲前沿中点的时延差，将数字取样示波器的垂直档位设置到毫伏级，取多次平均测量结果，测得值作为延时量设置值为1ps的准确定标值。

j)按1ps的步进量，设置双通道的脉冲发生器的两路脉冲输出延时量分别为2ps、3ps、4ps、5ps......，设置数字取样示波器的时基档位为皮秒级，用双光标法测量两路脉冲前沿中点的时延差，将数字取样示波器的垂直档位设置到毫伏级，取多次平均测量结果，测得值作为2ps、3ps、4ps、5ps......时间间隔的定标值。

本方法的优点在于利用现有的仪器，通过一些巧妙的设置和组合，解决了皮秒级时间间隔产生、校准的难题，将皮秒级时间间隔溯源到了时间频率的最高标准铯原子频率标准，实现了小至1ps的皮秒级时间间隔准确定标方法，提高了时间间隔测量技术的水平。

附图说明

图1皮秒级时间间隔定标方法的皮秒级时间间隔校准装置示意图。

1.微波信号源A 2.微波信号源B 3.微波倍频器 4.数字取样示波器 5.双通道的脉冲发生器 6.高稳频综器

具体实施方式

皮秒级时间间隔定标方法是通过皮秒级时间间隔校准装置实现的。皮秒级时间间隔校准装置包括微波信号源A1、微波信号源B2、微波倍频器3、数字取样示波器4、双通道的脉冲发生器5、高稳频综器6。