[發(fā)明專利]一種氫原子鐘腔頻自動(dòng)調(diào)諧方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010138243.3
• 申請(qǐng)日: 2010-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN102111153A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡勇;謝彥;張燕軍;吳軼東;張為群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海天文臺(tái)
• 主分類號(hào): H03L7/26
• 分類號(hào): H03L7/26;G04F5/14
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

1.一種氫原子鐘腔頻自動(dòng)調(diào)諧方法，包括以下步驟：

在氫原子鐘諧振腔的腔體響應(yīng)的半功率點(diǎn)上等功率注入頻率為f₀±f_m的腔頻探測信號(hào)，其中f₀為1.420405GHz的氫原子躍遷頻率，f_m為15-20KHz的調(diào)制頻率；

所述腔頻探測信號(hào)經(jīng)頻率f_w為50-150Hz的方波快速調(diào)制產(chǎn)生；

所述腔頻探測信號(hào)與所述諧振腔的頻率f_c耦合后得到相應(yīng)的帶有諧振腔頻率誤差信息的輸出信號(hào)；

從所述輸出信號(hào)中同步檢波出所述諧振腔頻率誤差信息，并將所述諧振腔頻率誤差信息積分放大為直流電壓后加于所述諧振腔內(nèi)的一個(gè)變?nèi)荻O管上以對(duì)所述諧振腔的頻率f_c進(jìn)行控制。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，頻率f_m與f_w之比為偶數(shù)。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述腔頻探測信號(hào)通過一定向耦合器注入所述諧振腔以與所述諧振腔的頻率f_c耦合。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述直流電壓經(jīng)一濾波電路濾波后加于所述變?nèi)荻O管上，所述濾波電路包括連接于所述直流電壓與所述變?nèi)荻O管之間的一微帶線，以及連接在所述直流電壓與所述微帶線的連接點(diǎn)處的兩個(gè)并聯(lián)的接地電容。

5.一種氫原子鐘腔頻自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

方波調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器(8)，用于產(chǎn)生頻率f_w為50-150Hz的方波；

調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器(9)，用于接收所述方波調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器(8)產(chǎn)生的方波，以產(chǎn)生頻率為f₀±f_m的腔頻探測信號(hào)，其中f₀為1.420405GHz的氫原子躍遷頻率，f_m為15-20KHz的調(diào)制頻率；

諧振腔(1)，所述諧振腔包括位于其內(nèi)的一變?nèi)荻O管(11)，所述腔頻探測信號(hào)注入所述諧振腔，與所述諧振腔的頻率f_c耦合后得到帶有諧振腔頻率誤差信息的輸出信號(hào)；

混頻放大器(4)，所述混頻放大器用于將所述輸出信號(hào)下變頻并放大；

功率分配器(5)，所述功率分配器用于將來自所述混頻放大器的信號(hào)分為兩路信號(hào)，第一路信號(hào)用于鎖定晶振源，第二路信號(hào)用于控制所述諧振腔的頻率f_c；

同步檢波放大器(10)，所述同步檢波放大器接收所述第二路信號(hào)并從中同步檢波出諧振腔頻率誤差信息，且將所述諧振腔頻率誤差信息積分放大為0～20V的直流電壓V_dio后加于所述變?nèi)荻O管(11)上以對(duì)所述諧振腔的頻率f_c進(jìn)行控制。

6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括一定向耦合器(2)，所述定向耦合器(2)的IN端連接于所述諧振腔(1)，所述定向耦合器的CPL端與IN端具有20dB以上的反向隔離度，且所述定向耦合器具有30dB以上的定向度。

7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括連接于所述定向耦合器(2)的CPL端和所述調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器(9)之間的隔離度為60dB以上的鐵氧體隔離器(3b)。

8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括連接于所述定向耦合器(2)的OUT端和所述混頻放大器(4)之間的隔離度為60dB以上的鐵氧體隔離器(3a)。

9.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括一連接于所述變?nèi)荻O管(11)處的濾波電路，所述濾波電路包括連接于所述同步檢波放大器(10)的輸出端與所述變?nèi)荻O管之間的一微帶線(12)，以及連接在所述同步檢波放大器(10)的輸出端與所述微帶線的連接點(diǎn)處的兩個(gè)并聯(lián)的接地電容。

10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一在所述微帶線(12)的輸出端處與所述變?nèi)荻O管(11)并聯(lián)的可調(diào)高頻電容(Cw)。