[發明專利]銣原子頻標溫度系數的智能補償裝置及其方法

無效

• 申請號: 201210248613.8
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN102761334A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 馬麗;李春景;楊晨;楊同敏;劉偉
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: H03L7/26
• 分類號: H03L7/26;H03L1/02
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

技術領域

本發明涉及銣原子頻標技術，尤其涉及銣原子頻標溫度系數的智能補償裝置及其方法。

背景技術

銣原子頻標以其體積小、重量輕、功耗低已廣泛應用于機載、彈載、通信網絡節點同步等領域。由于生產工藝的提高、電子技術的發展，銣原子頻標的頻率準確度及穩定度得到進一步提高，使得其應用領域不斷擴展。

銣原子頻標是一種被動型原子頻標，主要由晶振、物理系統和電路控制系統三部分組成。晶振的輸出信號經變頻后利用物理系統進行鑒頻，構成閉合鎖頻環路。銣原子頻標物理系統由光譜燈、吸收泡、微波諧振腔以及光敏管檢測器組成。電路控制系統是晶振和物理系統之間的紐帶，形成閉環控制系統。當壓控晶振的頻率經變頻后的頻率高于躍遷頻率時，由物理系統吸收線鑒頻后產生的誤差電壓，此電壓經電路部分的放大鏈、伺服環路之后產生一個糾偏電壓加到晶振的壓控端，使晶振頻率變低。當晶振頻率經變頻后的頻率低于躍遷頻率時，則有相反的控制結果使晶振頻率升高。當接近時，銣原子頻標處于鎖定狀態，可實用的銣原子頻率標準信號從壓控晶振輸出。

銣原子頻標物理系統的特性，使得環境溫度起伏對頻標準確度的影響較大。通常，為了獲得高精度銣原子頻率標準，對頻標的物理系統進行精確的控溫設計。即使這樣，銣原子頻標對其使用環境的溫度穩定性要求仍然較高。為了解決上述問題，目前常用的解決方法有2種：第一種，基于提高銣原子頻標物理系統的充制工藝；第二種，基于補償DDS的溫度系數補償系統。

研究表明，銣頻標整機的溫度特性主要由物理系統的光譜燈和吸收泡的氣體充制參數和充制工藝決定。要提高上述的兩項指標，是通過改善其充制參數和充制工藝，再對光譜燈和吸收泡進行優選來實現，這不僅工藝復雜、成本較高、產品的一致性很難保證，而且頻標生產完成后不能對整機溫度系數進行自動補償。

基于補償DDS的溫度系數補償系統是通過調整激勵物理系統的微波頻率實現的。微波激勵頻率可以通過晶振直接倍頻產生，也可以通過晶振倍頻、與DDS混頻產生。但補償DDS的方法僅適用于混頻產生微波激勵頻率的電路結構，而對于一些采用直接倍頻方案的高精度銣原子頻標則無能為力。由于物理系統和電子線路結構不同，補償DDS改善溫度系數的方法不能用于修正不同結構的銣原子頻標，使得現有修正溫度系數的方法具有很大局限性。

由于目前銣原子頻標作為飛機的有效載荷、通信網絡節點的同步設備日益得到廣泛的應用，所以需要彌補其對環境溫度因素要求較苛刻的局限性，使其滿足多種環境溫度下的使用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的問題和不足，提出一種銣原子頻標溫度系數的智能補償裝置及其方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

銣原子頻標溫度系數的智能補償裝置，所述銣原子頻標包括晶振、物理系統和電路控制系統，所述智能補償裝置連接在物理系統和電路控制系統之間，該補償裝置包括相互連接的數字溫度探測器，用于對所述物理系統的溫度變化進行檢測；微處理器，根據所述銣原子頻標的頻率和物理系統之間的溫度關系對檢測到的溫度數據進行處理，設定物理系統C場線圈的電壓值；D/A轉換模塊，用于將設定的電壓值進行D/A轉換并輸出至物理系統。

進一步，所述物理系統的電壓值為物理系統中C場線圈的電壓值。

進一步，所述D/A轉換模塊與所述的C場線圈相連。

進一步，所述電路控制系統包括A/D采集模塊。

進一步，所述微處理器與所述的A/D采集模塊相連。

進一步，所述的數字溫度探測器設置在所述物理系統附近。

銣原子頻標溫度系數的智能補償方法，該方法包括

1）通過對銣原子頻標與外部標準頻率源的比對，測得銣原子頻標的溫度特性，建立物理系統溫度量與頻標輸出頻率準確度的對應關系；

2)?根據所述物理系統溫度量與頻標輸出頻率準確度的對應關系，建立銣原子頻標的頻率準確度和C場線圈的數字電壓信號參照表；

3)根據所述物理系統溫度量與頻標輸出頻率準確度的對應關系，以及銣原子頻標的頻率準確度和C場線圈的數字電壓信號參照表，構建一個新的物理系統溫度量與C場線圈數字電壓信號的參照表，將所述新的參照表的數據存入微處理器中；

4)實時對銣原子頻標物理系統中的C場線圈的溫度量進行檢測，根據步驟3中構建的參照表，計算出需要對所述C場線圈的數字電壓需要設定的電壓值；