频率源的稳定性、准确性以及漂移率

频率源

单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运动频繁程度的量，在机械、电子、微波、光学等经常用到。

频率源是能够产生一定频率的电子设备、机械设备等，比如石英振荡器能够输出频率、铷原子钟驾驭晶振后能够输出频率、汽车马达转子的往复运动也能产生频率。

比如：时间频率公司研制的FST725高精度频率标准能够输出10MHz、5MHz以及其它频率。

评估频率源往往从三个方面入手：准确度、稳定度以及漂移率。

准确度

准确度指在一定实验条件下多次测定的平均值与标称值相符合的程度，它用来表示误差的大小。以FST725高精度频率标准为例，它能够输出10MHz的频率，但输出频率并非无限准确的10 000 000.000 000 000Hz，而是具有一定的偏差，比如偏差了0.0001Hz，FST725高精度频率标准内置有铷原子钟，一般情况下能够满足绝大部分的使用场景，但在特殊情况下还是不能满足使用要求。

如下图所示，本频率源的标称频率为10MHz，但是存在了一定的偏差，偏差≈-1.4E-10.

稳定度

任何频率源输出的频率是存在抖动的，如上图所示，抖动大小的峰峰值约为2E-11，抖动的大小一般情况下和准确度无关，是由于噪声引起的。在时频行业采用阿伦方差来评估稳定度，稳定度反应的是频率源的噪声水平，当然了，在不同的采样时间下，稳定度的计算结果也不一样，因此在讨论稳定度时要注明采样时间。

在通常情况下，恒温晶振的1s稳定性处于3E-14～１E-11之间，比如FST725高精度频率标准-甚高稳版的1s稳定性处于2E-13之内，原因是FST725内部不仅有铷原子钟，还有一个数字锁相环驱动的高稳晶振，FHS720超高稳恒温晶体振荡器的1s稳定性处于5E-14～8E-14之间，此项指标基本处于国际领先水平；

氢原子钟的1s稳定性约为6E-14，铷原子钟作为商业化最成功的频率源，1s稳定性差异比较大，从5E-13

～１E-10都有，铯原子钟的1s稳定性约为8E-12。

从1s稳定性的最优指标来看，恒温晶振优于氢原子钟优于铷原子钟优于铯原子钟，但并非在所有场合恒温晶振都是最优选择，原因是我们关注频率源时，不仅要看1s稳定度，还要看10s、100s、1000s、10000s、1天甚至10天、100天的稳定性，下图是上面提到的各种频率源的稳定性指标

从上图可见，恒温晶振作为短期稳定度参考是比较理想的频率源，但由于其长期稳定性太差，限制了其使用范围，氢原子钟具有最好的短、中、长期稳定性，是非常理想的频率源，广泛应用于国家授时中心、天文台、计量院等全球顶尖的团体中，但由于其高昂的价格，市场普及率不可能很高；铯原子钟虽然稳定性较差，但是其稳定性具备了理想的√t特性，具备理想的漂移率，和氢原子钟一样被应用于顶尖的时频团体中，也可氢原子钟一样，其高昂的价格限制了其市场普及率；铷原子钟虽然稳定性较差，但在很长的时间内符合√t特性，远远由于恒温晶振，同时其价格基本在1万元-8万元之间，具有最佳的市场普及率，再结合驯服使用，具有了和铯钟一样的稳定性特性，是最经济的量子频率源。

当铷原子钟和恒温晶振结合使用后，诞生了FST725高精度频率标准，它具备了极好的短期稳定性和相对较好的长期稳定性，变得具有很强的生命力。

漂移率

漂移率是频率源输出频率准确度随时间发生变化的特性，比如观测第0天0时0秒，频率源输出的频率准确度为2E-12，观测第1天0时0秒频率源输出的频率准确度为8E-12，那么此频率源的漂移率为6E-12/天。

就上述频率源而言，恒温晶振的漂移率约为±5E-9，氢原子钟（VCH-2021）的漂移率约为2E-15/天，铯原子钟作为全球的频率参考，理论上无漂移率，但实际上处于1E-15以内，铷原子钟（QTR4315A）的漂移率约为1E-12.

通过上述基础知识的介绍，基本达到对频率源的初步理解。在论述中，TCXO、OCXO等低等级频率源不在讨论范围之内。