第3章 同步网时钟的性能与定时要求

3.1 时钟性能

同步网时钟在工作时的性能，决定于时钟自身的性能和外同步信号的质量。时钟性能由一些基本参数表征。

3.1.1 频率准确度

频率准确度主要取决于时钟自身频率实际值的准确度。它要和频率基准的准确度对比度量。1967年第十三届国际计量大会决定采用铯束管原子钟频标作为国际规定的频率基准，并定义铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射中9192631770个周期所持续的时间为1s。而频率基准的准确度是指其实际频率值与第十三届国际计量大会通过的上述定义值的相对偏差，用公式表示就是实际频率值和定义值之差与定义值的比值，即：

与之对应，频率准确度是指在一定时间内实际频率值fx相对于定义值f0的最大频率偏差A，用公式表示如下：

式中，A为时钟频率准确度；f0为时钟频率定义值，即标称值；T0为对应f0的周期；

fxm为时钟频率实际偏离f0的最大值。

3.1.2 频率稳定度

时钟内部各种噪声或外部环境因素的影响，会引起时钟振荡频率随机起伏，这种频率变化是随机的、非确定性的，是一定时间内平均频率的随机变化，可用以表征频率稳定度。频率稳定度可分别用时域和频域表征：在时域它体现为平均频率的随机起伏；在频域它体现为信号频谱的纯度。在实际应用中，频率稳定度采用阿伦方差的估计值表示。

实际频率稳定度分为系统影响（如下述的频率漂移的影响）和随机的频率起伏两部分。系统影响主要是由辐射、压力、温度、湿度、电源、负载等外界因素和因时间老化引起。

3.1.3 频率漂移率

频率漂移是时钟的固有特性。大多数时钟经过足够长的预热时间之后，振荡频率会随时间作单方向漂移，使频率实际值（即频率准确度）发生变化。引起变化的内在因素主要有自身老化，而外在因素有辐射、压力、温度、湿度、电源、负载等。

频率准确度在单位时间内的变化量称为频率漂移率；根据测量单位时间的不同，有日漂移率、月漂移率和年漂移率。

可以比较准确地测量频率漂移率，并可利用测量结果对频率准确度加以修正。

晶体时钟的频率漂移主要由石英晶体的老化和温度变化引起；而原子时钟因温度恒定且没有老化，其频率漂移主要由量子结构、相检及运放的漂移引起。

应用最小二乘法处理一组在不同时刻测量的频率值，并用下式计算出频率漂移率：

式中，F为频率漂移率；fi为第i个采样时刻测量的频率值；ti为第i个采样时刻，单位为秒、时或日；f0为时钟的频率标称值；N为采样测量的总次数；fa为频率测量值的平均值：

ta为测量时刻的平均值：

3.1.4 平均频率偏差

当有主、备两台频率标准时钟源（简称频标）A和B时，两台频标在取样时间τ内的平均频率偏差可写为：

式中：