[發明專利]改進型銣原子頻標

無效

• 申請號: 201010564768.3
• 申請日: 2010-11-30
• 公開（公告）號: CN102006068A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 雷海東;管樺
• 申請（專利權）人: 江漢大學
• 主分類號: H03L7/26
• 分類號: H03L7/26
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻

技術領域

本發明涉及被動型銣原子頻標領域，尤其涉及一種改進型銣原子頻標。

背景技術

原子頻標是一種具有優良穩定度和準確度的頻率源，已廣泛應用于衛星的定位、導航和通信、儀器儀表以及天文等領域。而銣原子頻標因其具有體積小、重量輕、功耗低、成本低等優勢而成為目前應用最為廣泛的原子頻標。

銣原子頻標主要包括壓控晶體振蕩模塊、物理系統模塊和電子線路。物理系統模塊具體包括產生抽運光的光譜燈、存儲銣原子的集成濾光共振泡、存儲微波場的微波腔、產生平行于所述微波腔軸線的靜磁場的C場線圈(即均勻磁場線圈)、檢測光信號的光電池、將微波耦合進所述微波腔的耦合環以及防止靜磁場穿透的磁屏。電子線路具體包括射頻倍頻模塊和綜合伺服模塊。綜合伺服模塊包括用于產生頻率合成指令、鍵控調頻信號、同步鑒相參考信號的微處理器、用于根據微處理器產生的頻率合成指令產生綜合調制信號的數字頻率合成模塊以及用于進行同步鑒相的同步鑒相模塊。射頻倍頻模塊包括用于將壓控晶體振蕩模塊的輸出頻率進行倍頻的射頻倍頻單元和用于將經過所述射頻倍頻單元倍頻后的壓控晶體振蕩模塊的輸出頻率和數字頻率合成模塊產生的綜合調制信號進行倍頻和混頻的微波倍、混頻單元。

工作時，射頻倍頻單元將壓控晶體振蕩模塊的輸出頻率倍頻到銣原子躍遷頻率附近，微波倍、混頻單元將數字頻率合成模塊產生的綜合調制信號和倍頻后的壓控晶體振蕩模塊的輸出頻率同時進行倍頻和混頻后產生微波探詢信號，微波探詢信號經耦合環耦合進所述微波腔中去探詢銣原子的躍遷。同時，存儲在集成濾光共振泡中的銣原子被光譜燈照射后，銣原子基態的兩個超精細能級之間發生粒子反轉。當微波探詢信號的頻率與兩個超精細能級的頻率差相同時，銣原子則從上能級躍遷至下能級即發生原子躍遷。原子躍遷發生時，光電池將探測到光強信號的變化，而產生光檢信號即量子鑒頻信號。同步鑒相模塊將量子鑒頻信號和微處理器產生的同步鑒相參考信號進行同步鑒相得到電壓控制信號去鎖定壓控晶體振蕩模塊，使壓控晶體振蕩模塊的輸出頻率與銣原子躍遷普線頻率相同，從而得到標準頻率輸出。

然而，由于壓控晶體振蕩模塊很容易受到溫度變化的影響且電子線路是根據壓控晶體振蕩模塊的性能指標來設計的，因而，當溫度發生變化時，會導致壓控晶體振蕩模塊的輸出頻率大范圍改變，從而導致電子線路無法將壓控晶體振蕩模塊的輸出頻率鎖定在銣原子躍遷普線頻率上。

因此，有必要提供一種改進型銣原子頻標來克服上述缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供一種改進型銣原子頻標，能補償因溫度對壓控晶體振蕩模塊的輸出頻率的影響，從而提高銣原子頻標輸出頻率的穩定度。

為了實現上述目的，本發明提供了一種改進型銣原子頻標，包括壓控晶體振蕩模塊；隔離放大模塊，用于對所述壓控晶體振蕩模塊的輸出頻率進行隔離和放大；微處理器，用于產生頻率合成指令、鍵控調頻信號和同步鑒相參考信號；數字頻率合成模塊，用于根據微處理器產生的頻率合成指令和鍵控調頻信號產生綜合調制信號；射頻倍頻模塊，用于對經過所述隔離放大模塊隔離和放大后的所述壓控晶體振蕩模塊的輸出頻率和所述數字頻率合成模塊產生的所述綜合調制信號同時進行倍頻和混頻并產生微波探詢信號；物理系統模塊，用于對所述微波探詢信號進行鑒頻并產生量子鑒頻信號；第一同步鑒相模塊，用于對所述物理系統模塊產生的所述量子鑒頻信號進行鑒相，產生并發送第一電壓控制信號，以調整所述壓控晶體振蕩模塊的輸出頻率；以及溫度補償模塊，用于測量所述壓控晶體振蕩模塊的周圍溫度，并根據所述溫度產生并發送第二電壓控制信號，以調整所述壓控晶體振蕩模塊的輸出頻率。

優選地，所述溫度補償模塊包括：溫度測量單元，用于測量所述壓控晶體振蕩模塊周圍的溫度，并根據測量的所述溫度產生電壓差信號；電壓跟隨單元，用于傳送所述電壓差信號并用于匹配阻抗；放大單元，用于將所述電壓跟隨單元傳送的所述電壓差信號進行放大；增益線性調節單元，用于對經過所述放大單元放大后的所述電壓差信號進行增益線性調節。

優選地，所述改進型銣原子頻標還包括全球定位系統糾偏模塊，用于接收全球定位系統天線發送的頻率信號，并根據接收的所述頻率信號產生并發送第三電壓控制信號，以調整所述壓控晶體振蕩模塊的輸出頻率。