[發(fā)明專利]一種用于被動(dòng)型小氫鐘快速調(diào)制鎖定的數(shù)字移相裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010237152.5
• 申請(qǐng)日: 2010-07-27
• 公開（公告）號(hào): CN102340310A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鐵新;李玉瑩;劉嘉陽;林兆偉
• 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
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于被動(dòng)型小氫鐘實(shí)現(xiàn)快速調(diào)制鎖定的數(shù)字移相裝置。

背景技術(shù)

被動(dòng)型小氫鐘微波腔的品質(zhì)因數(shù)高，存在腔牽引效應(yīng)；所以被動(dòng)型小氫鐘在控制壓控晶體振蕩器的同時(shí)，需要控制微波腔的頻率。利用不同的調(diào)制頻率很難分離出兩個(gè)誤差信號(hào)。為了解決這個(gè)問題，通常采用快速調(diào)制技術(shù)。它可以向微波腔注入一個(gè)被調(diào)制的探測(cè)信號(hào)，調(diào)制頻率等于或者小于微波腔諧振線的半線寬，但是大于氫原子共振線的半線寬。利用一個(gè)調(diào)制頻率通過相位關(guān)系分離出兩個(gè)誤差信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了壓控晶體振蕩器和微波腔的同時(shí)鎖定。

從微波腔得到的信號(hào)經(jīng)過前置放大、混頻、中放、檢波及帶通濾波后得到誤差信號(hào)，這個(gè)誤差信號(hào)中包含有兩個(gè)誤差信息，分別代表著壓控晶體振蕩器的電壓控制誤差和微波腔的電壓控制誤差。需要移相裝置分離這兩種誤差信息。

目前在被動(dòng)型小氫鐘快速調(diào)制要實(shí)現(xiàn)移相，通常采用直接對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行移相的方式，如阻容移相等。采用這種方式實(shí)現(xiàn)的移相器存在著輸出波形受輸入波形的影響，移相操作不方便，移相角度隨所接負(fù)載和時(shí)間等因素的影響而產(chǎn)生漂移等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種簡單可行的用于被動(dòng)型小氫鐘快速調(diào)制鎖定的數(shù)字移相裝置。

本發(fā)明的一種用于被動(dòng)型小氫鐘快速調(diào)制鎖定的數(shù)字移相裝置，包括：一可編程控制芯片，所述可編程控制芯片接收由一壓控晶體振蕩器提供的輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘信號(hào)；所述可編程控制芯片分別輸出一用于控制所述被動(dòng)型小氫鐘的數(shù)字調(diào)制的調(diào)制控制信號(hào)，以及用于分離信號(hào)的具有相位差的兩個(gè)移相信號(hào)；所述可編程控制芯片包括對(duì)所述輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘信號(hào)移動(dòng)第一相位的第一移相電路，以輸出第一移相信號(hào)，以及將所述第一移相信號(hào)滯后第二相位的第二移相電路，以輸出第二移相信號(hào)。

在被動(dòng)型小氫鐘實(shí)現(xiàn)快速調(diào)制鎖定時(shí)采用本發(fā)明的數(shù)字移相裝置與傳統(tǒng)的模擬移相方式相比成本低、易于實(shí)現(xiàn)、參數(shù)調(diào)整方便，且硬件電路簡單，便于被動(dòng)型小氫鐘的小型化，由于使用數(shù)字集成芯片，相較于傳統(tǒng)方式有集成度高，體積小的優(yōu)勢(shì)。

附圖說明

圖1示出了被動(dòng)型小氫鐘實(shí)現(xiàn)快速調(diào)制鎖定的系統(tǒng)框圖。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的數(shù)字移相與同步檢波的框圖。

圖3示出了采用圖2所示數(shù)字移相與同步檢波后實(shí)際產(chǎn)生的移相信號(hào)以及對(duì)誤差信號(hào)的分離作用圖。

圖4示出了本發(fā)明實(shí)現(xiàn)數(shù)字移相的框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說明：

圖1示出了實(shí)現(xiàn)被動(dòng)型小氫鐘快速調(diào)制鎖定的系統(tǒng)框圖。壓控晶體振蕩器輸出10MHz的正弦信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過一系列的數(shù)字調(diào)制、混頻、衰減后得到一探測(cè)信號(hào)，該探測(cè)信號(hào)進(jìn)入物理部分，即被動(dòng)型小氫鐘的微波腔，通過該微波腔后得到的脈澤信號(hào)經(jīng)過前置放大、混頻、中放、檢波及帶通濾波后，得到帶有誤差信息的正弦誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)包含有兩個(gè)誤差信息，通常該誤差信號(hào)的范圍等于或者小于該被動(dòng)型小氫鐘的微波腔諧振線的半線寬且大于氫原子共振線的半線寬，在本實(shí)施例中該帶有誤差信息的正弦誤差信號(hào)為12.5KHz。該誤差信號(hào)分成兩路，在兩個(gè)移相信號(hào)的作用下經(jīng)過同步檢波得到兩個(gè)誤差信息。被分離出來的這兩個(gè)誤差信息經(jīng)過積分放大得到控制電壓，分別控制微波腔和壓控晶體振蕩器，從而形成環(huán)路。

這里輸送至綜合器的用于被動(dòng)型小氫鐘的數(shù)字調(diào)制的調(diào)制控制信號(hào)，兩個(gè)移相信號(hào)都來自同一個(gè)CPLD芯片，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的同步，該CPLD芯片的輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘由10M晶振提供。

如圖2所示，本發(fā)明通過采用數(shù)字移相的方法實(shí)現(xiàn)被動(dòng)型小氫鐘快速調(diào)制鎖定中的移相需求。在具體實(shí)施例中，數(shù)字移相通過一可編程控制芯片CPLD實(shí)現(xiàn)，該CPLD芯片選擇了Altera公司生產(chǎn)的一款典型CPLD芯片EPM570。系統(tǒng)提供一10MHz方波輸出作為CPLD芯片的輸入時(shí)鐘信號(hào)。該CPLD芯片輸出兩個(gè)相位可移動(dòng)的方波信號(hào)，分別叫做第一移相信號(hào)和第二移相信號(hào)，這兩個(gè)方波信號(hào)的頻率與前述帶有誤差信息的正弦誤差信號(hào)的頻率相同，且其等于或者小于該被動(dòng)型小氫鐘的微波腔諧振線的半線寬且大于氫原子共振線的半線寬。在本實(shí)施例中，這兩個(gè)方波信號(hào)的頻率均為12.5KHz。如圖所示，前述12.5KHz的帶有誤差信息的正弦誤差信號(hào)分別與第一移相信號(hào)和第二移相信號(hào)經(jīng)同步檢波作用后得到晶振誤差信息和微波腔誤差信息，然后分別經(jīng)積分放大后輸送至壓控晶體振蕩器和微波腔，實(shí)現(xiàn)了壓控晶體振蕩器和微波腔的同時(shí)鎖定。