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振蕩頻率保持不變的能力。以在某觀察時間內(nèi)頻率變化的值與標(biāo)稱頻率之比來表示。 

年、月的頻率穩(wěn)定度稱為長期頻率穩(wěn)定度，它主要決定于基準(zhǔn)頻率源的穩(wěn)定度。

日、小時的頻率穩(wěn)定度稱短期頻率穩(wěn)定度，它決定于電源、負(fù)載及環(huán)境的變化，用ppm表示。

發(fā)信機的每個波道都有一個標(biāo)稱的射頻中心工作頻率，用fo表示。工作頻率的穩(wěn)定度取決于發(fā)信本振源的頻率穩(wěn)定度。設(shè)實際工作頻率與標(biāo)稱工作頻率的偏差值為△f，則頻率穩(wěn)定度的定義：

K = △f/ fo

式中K為頻率穩(wěn)定度。

微波通信對頻率穩(wěn)定度的要求取決于所采用的通信制式以及對通信質(zhì)量的要求。發(fā)信機的工作頻率的穩(wěn)定度取決于發(fā)信本振源的頻率穩(wěn)定度。

數(shù)字微波通信系統(tǒng)多采用 PSK調(diào)制方式，若發(fā)信

頻率穩(wěn)定度

機工作頻率不穩(wěn)，有漂移，將使解調(diào)的有效信號幅度下降，誤碼率增加。

一般頻率穩(wěn)定度可以取 1×10^-5～2×10^-5左右。較好的介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器可達到1×10^-5～2×10^-5左右。

當(dāng)對頻率穩(wěn)定度有嚴(yán)格要求時，例如，要求

1×10^-6～5×10^-6

時，則必須采用石英晶體控制的分頻鎖相或脈沖鎖相振蕩源。

收信設(shè)備頻率穩(wěn)定度應(yīng)和發(fā)信設(shè)備具有相同的指標(biāo)，通常為
1×10^-5～2×10^-5

，高性能發(fā)信機可達

1×10^-6～5×10^-6
 

收信本振和發(fā)信本振常采用同一方案，用兩個相互獨立的振蕩器，在有些中繼設(shè)備里，收信本振功率是發(fā)信本振功率取出一部分進行移頻得到的，收信與發(fā)信本振頻率間隔約 300MHz 左右。

這種方案的好處是收信與發(fā)信本振頻率必是同方向漂移，因此用于中頻轉(zhuǎn)接站時，可以適當(dāng)降低對振蕩器頻率穩(wěn)定度的要求。

頻率穩(wěn)定度標(biāo)識了數(shù)傳電臺工作頻率的穩(wěn)定程度。單位為ppm（part per million百萬分比）。通常數(shù)傳電臺的頻率穩(wěn)定度應(yīng)在：±1.5ppm左右。

測量原理

以f1和f2分別表示一個標(biāo)頻信號和一個被測頻率信號，設(shè)它們的標(biāo)稱值均為Nns，讓其進行比相。由于它們之間的頻率差別和所有的各種噪聲的影響，使代表各自相位關(guān)系的兩鑒相脈沖之間的時間差變化在0～Nns的范圍，并且以Nns為一個鑒相周期。

頻率穩(wěn)定度

若當(dāng)兩鑒相脈沖之間的時間間隔在0或Nns附近時，就會使鑒相雙穩(wěn)態(tài)的鑒相工作不正常。為了避免出現(xiàn)這種情況，又反映相位差值的變化，則自然會聯(lián)想到按某種規(guī)律的間隔脈沖的鑒相方法。

為控制方便并兼顧避開兩比相脈沖的間隔接近0ns和Nns兩種情況，比相時，一路鑒相信號的重復(fù)周期為Nns，另一路信號的重復(fù)周期應(yīng)大于或等于3倍的Nns，并且標(biāo)稱值是Nns的整數(shù)倍。通過適當(dāng)?shù)拈T電路，讓T1和T2參加鑒相的脈沖之間的時間間隔為Nns～2Nns或2Nns～3Nns。這樣，兩比相信號每隔4Nns的時間分別對鑒相雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)一次，但鑒相的重復(fù)周期仍為Nns。

鑒相雙穩(wěn)態(tài)輸出電壓經(jīng)濾波器輸出方波Vf變化的情況，反映了兩比相信號間相位差隨時間的變化。T1的每個脈沖均參加鑒相；T2由于門電路的控制作用，每連續(xù)的四個脈沖中只有一個參加鑒相。但不是固定的分頻鑒相，而是選擇了與T1鑒相脈沖有一定時間間隔的Nns一段中的時間范圍內(nèi)的脈沖來實現(xiàn)。

通過數(shù)據(jù)采集板卡利用LabView軟件對表示被測頻率穩(wěn)定度的方波信號Vf進行采集即是該系統(tǒng)完成的功能。

測量方法

時間頻率測量是電子測量的重要領(lǐng)域，要實現(xiàn)對時間頻率測量，需要有一個好的頻率源，在各種頻率源中，尤其是對于晶體振蕩器來說，穩(wěn)定度問題是最使人們關(guān)注的問題，它表示對于頻率穩(wěn)定度的保持能力。

對于穩(wěn)定度不好的頻率源來說，準(zhǔn)確度調(diào)得再高也是沒有意義的。本文介紹了一個基于計算機的多路數(shù)據(jù)采集、實時顯示的頻穩(wěn)測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)以計算機、數(shù)據(jù)采集卡為基本硬件，因此它屬于虛擬儀器的范疇。虛擬儀器系統(tǒng)是基于計算機的數(shù)字化測量測試儀器，它由計算機、應(yīng)用軟件和儀器硬件三部分組成。

虛擬儀器可使用相同的硬件系統(tǒng)，通過不同的軟件就可以實現(xiàn)功能不同的各種測量測試儀器，即軟件系統(tǒng)是虛擬儀器的核心，軟件可以定義為各種儀器。

虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢在于可由用戶定義自己的專用儀器系統(tǒng)，且功能靈活，很容易構(gòu)建，所以應(yīng)用越來越廣泛。 硬件框架及軟件設(shè)計方案

●虛擬儀器的硬件框架

虛擬儀器主要有以下幾種構(gòu)成方式：PC總線方式的插卡型虛擬儀器；GPIB總線方式的虛擬儀器；VXI總線方式的虛擬儀器；PXI總線方式的虛擬儀器。

● 虛擬儀器的軟件設(shè)計方案

軟件在虛擬儀器中一般起到三個層面的作用：底層驅(qū)動層、應(yīng)用層和人機界面層。底層應(yīng)用層主要用來對硬件的操作，如對數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動。應(yīng)用層則是完成數(shù)據(jù)的采集存儲、轉(zhuǎn)換和分析，儀器的各種功能就在該層編制類似于傳統(tǒng)儀器的面板，完成人機交換。

較為流行的虛擬儀器軟件有美國國家儀器公司的LabView、 LabWindows/CVI 、Measurement studio,惠普公司的HP---VEE等圖形化、交互式的編程設(shè)計環(huán)境，以及通用可視化編程工具VC++、VB、DELPHI、C++ Builder、BC等。

利用LabView實現(xiàn)頻率穩(wěn)定度的測量

●硬件配置

本虛擬儀器系統(tǒng)是插卡型虛擬儀器，包括PC機、ADVANTECH公司PCI-1713數(shù)據(jù)采集卡，端子板和傳輸電纜。

● 軟件設(shè)計

測試程序有三個模塊組成：硬件驅(qū)動模塊、硬件配置及測量參數(shù)選擇模塊、用戶接口模塊。

硬件驅(qū)動模塊負(fù)責(zé)和底層數(shù)據(jù)采集卡打交道,它將根據(jù)用戶輸入的命令和參數(shù)完成一次數(shù)據(jù)采集并將測試結(jié)果還給用戶。考慮到程序的模塊化和通用性，一般將這部分程序編寫成動態(tài)鏈接庫。ADVANTECH公司針對該公司生產(chǎn)的各種數(shù)據(jù)采集板，通過在層調(diào)用動態(tài)庫，形成一些獨立的功能模塊，即該公司板卡的LabView硬件驅(qū)動庫，同時還提供了很多例程。

頻率穩(wěn)定度

在進行頻穩(wěn)測量時，由于處理數(shù)據(jù)量大，而且要求很高的采集率，所以采取DMA傳輸方式。圖2是硬件驅(qū)動模塊與數(shù)據(jù)采集模塊相結(jié)合實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集流程圖。

硬件配置及參數(shù)選擇模塊

LabVIEW程序由三部分構(gòu)成，即前面板、圖形代碼及程序圖標(biāo)(即函數(shù)模板)和接口板。該部分即為前面板，它實現(xiàn)程序的輸入和輸出功能，由控制鍵元素和顯示鍵元素構(gòu)成?？刂奇I代表程序的輸入?yún)?shù)，顯示鍵代表程序的輸出值。圖3是該系統(tǒng)的主程序界面，左上角接受用戶輸入的測量參數(shù)；左下角是各種功能鍵，包括頻差測量、連續(xù)測量、頻穩(wěn)測量、測試報告、停止采樣等；右上角是實時數(shù)據(jù)顯示，可以看出數(shù)據(jù)變化的趨勢；右下角則是頻穩(wěn)、頻差等的計算結(jié)果顯示。

用戶接口模塊相當(dāng)于管理員。在LabView中即為函數(shù)模板，它包括編輯程序代碼所涉及到的VI程序和函數(shù)，在該系統(tǒng)中它要完成Windows初始化，等待接收并處理用戶命令，根據(jù)設(shè)置模塊的參數(shù)來調(diào)用驅(qū)動模塊，完成數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲的功能。

時域表征

頻率穩(wěn)定度是衡量頻率源的一項最重要的指標(biāo), 是頻率源所給頻率值不穩(wěn)定成份的定量描述, 其時域描述為： 

單位時間間隔內(nèi)頻率平均值的隨機起伏程度。

該時間間隔稱為取樣時間。在統(tǒng)計學(xué)上用其方差表征。

由于閃爍噪聲對頻率源的影響，經(jīng)典方差在表征頻率穩(wěn)定度上有嚴(yán)重的缺陷，因此頻率穩(wěn)定度的數(shù)學(xué)表征目前一致采用的是二次取樣方差（阿侖方差）。