电磁法观测系统采样时钟不确定度及误差研究

• 作者: 严发宝 柳建新 苏艳蕊 赵广东 郑翾宇
• 来源期刊: 地球物理学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 时钟抖动 FPGA 压控恒温晶振 PPS
• 年，卷（期）: 2017,（11）
• 所属期刊栏目: 地球物理仪器新技术专栏
• 页码范围: 4204-4211
• 页数: 8页
• 分类号: P631
• 字数: 6179字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6038/cjg20171108

摘要

电磁法观测系统中,采样时钟质量直接影响高精度ADC的信噪比,而高精度ADC芯片的信噪比作为电磁法观测系统信号检测非常关键的指标,决定了获取数据的质量.采样时钟的时间抖动是时钟孔径不确定度产生的原因,导致电磁法观测系统中ADC数据转换的信噪比变差,严重影响电磁系统观测质量,为此提出了ADC采样时钟不确定度最大时间抖动的确定方法.该方法通过对ADC采样过程进行时域、频域分析,借助正弦波导数给出采样时钟孔径不确定度引起的采样数据误差数学描述,结合极大值法与ADC信噪比计算方法获取系统信噪比需求范围内的最差时钟孔径不确定度,进而计算出相应采样时钟的最大时间抖动误差.以地球物理仪器中常用的ADC芯片AD7760为例进行了相应的时钟抖动误差计算,确定时钟的孔径不确定度抖动时间.根据信噪比指标确定了时钟孔径不确定度后,采用压控恒温晶振跟踪GPS信号中的秒脉冲的方法,保证时钟抖动误差能够满足AD7760的要求,根据测试表明,在GPS失锁4h内,时钟输出能够满足技术要求.