[發明專利]一種銣原子頻標的信噪比評估裝置和方法

有效

• 申請號: 201210250203.7
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN102811056A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 雷海東
• 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: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 徐立

技術領域

本發明涉及原子頻標領域，特別涉及一種銣原子頻標的信噪比評估裝置和方法。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，人們對標準時鐘源的需求越來越多。由于結構簡單、體積功耗小和成本低等優點，銣原子頻標在時鐘源領域得到了廣泛的應用。

其中，銣原子頻標的信噪比是銣原子頻標重要的性能指標，決定了銣原子頻標輸出頻率的穩定性。為了改善銣原子頻標輸出頻率的穩定性，需對銣原子頻標的信噪比進行評估。現有信噪比評估方法為，在銣原子頻標系統外接掃頻儀、記錄儀和數據處理裝置。具體地，運行銣原子頻標整機，并改變掃頻儀的輸出頻率；然后通過記錄儀同步記錄伺服環路輸出的量子糾偏電壓；最后將掃頻儀的輸出頻率和量子糾偏電壓存儲至數據處理裝置中，數據處理裝置根據輸出頻率與量子糾偏電壓的一一對應關系，得到銣原子頻標的鑒頻曲線；并根據鑒頻曲線相應點的坐標計算出銣原子頻標的信噪比。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：

通過外接掃頻儀、記錄儀和數據處理裝置來測量銣原子頻標的信噪比，一方面，測量信噪比時需要安裝上述儀器，使得測量流程過于復雜；同時，現有的銣原子頻標的各個功能模塊往往是集成在一起的，額外安裝其他設備比較困難，需要重新設計電路；另一方面，現有技術僅根據量子糾偏電壓來計信噪比，其中信噪比公式中所需參數之一吸收因子為一個預估值，導致計算出的銣原子頻標的信噪比不夠準確。

發明內容

為了簡化信噪比評估的流程，并提高銣原子頻標的信噪比評估的準確度，本發明實施例提供了一種銣原子頻標的信噪比評估裝置和方法。所述技術方案如下：

一種銣原子頻標的信噪比評估裝置，所述銣原子頻標包括壓控晶體振蕩器、綜合器、伺服環路、微波倍混頻電路和物理系統，所述裝置包括：

第一模數采樣單元，用于采集所述物理系統在未經調制的微波探詢信號作用下輸出的鑒頻信號；所述未經調制的微波探詢信號由所述壓控晶體振蕩器的輸出信號和所述綜合器輸出的單頻信號兩者經所述微波倍混頻電路處理后產生；

第二模數采樣單元，用于采集所述物理系統在調制后的微波探詢信號作用下輸出的鑒頻信號經所述伺服環路鎖相后的壓控信號；所述調制后的微波探詢信號由所述壓控晶體振蕩器的輸出信號和所述綜合器輸出的鍵控調頻信號兩者經所述微波倍混頻電路處理后產生；

主控單元，用于輸出第一掃頻電壓和第二掃頻電壓至所述壓控晶體振蕩器，以使所述壓控晶體振蕩器輸出頻率變化的信號；并根據所述鑒頻信號和所述第一掃頻電壓的電壓點的對應關系、以及所述壓控信號和所述第二掃頻電壓的電壓點的對應關系，計算所述銣原子頻標的信噪比。

進一步地，所述主控單元還用于：

輸出頻移鍵控信號至所述綜合器，控制所述綜合器產生鍵控調頻信號對所述微波探詢信號進行調制，以得到所述調制后的微波探詢信號；

控制所述綜合器產生單頻信號至所述微波倍混頻，以得到所述未經調制的微波探詢信號；及

輸出與所述頻移鍵控信號同頻且有固定相位差的同步信號至所述伺服環路，使所述伺服環路對所述鑒頻信號進行鎖相，得到所述壓控信號。

一種銣原子頻標的信噪比評估方法，所述銣原子頻標包括壓控晶體振蕩器、綜合器、伺服環路、微波倍混頻電路和物理系統，所述方法包括：

輸出第一掃頻電壓至所述壓控晶體振蕩器，以使所述壓控晶體振蕩器輸出頻率變化的信號；并采集所述物理系統在未經調制的微波探詢信號作用下輸出的鑒頻信號；所述未經調制的微波探詢信號由所述壓控晶體振蕩器的輸出信號和所述綜合器輸出的單頻信號兩者經所述微波倍混頻電路處理后產生；

輸出第二掃頻電壓至所述壓控晶體振蕩器，以使所述壓控晶體振蕩器輸出頻率變化的信號；并采集所述物理系統在調制后的微波探詢信號作用下輸出的鑒頻信號經所述伺服環路鎖相后得到的壓控信號；所述調制后的微波探詢信號由所述壓控晶體振蕩器的輸出信號和所述綜合器輸出的鍵控調頻信號兩者經所述微波倍混頻電路處理后產生；

根據所述鑒頻信號和所述第一掃頻電壓的電壓點的對應關系、以及所述壓控信號和所述第二掃頻電壓的電壓點的對應關系，計算所述銣原子頻標的信噪比。

其中，所述根據所述鑒頻信號和所述第一掃頻電壓的電壓點的對應關系、以及所述壓控信號和所述第二掃頻電壓的電壓點的對應關系，計算所述銣原子頻標的信噪比，包括：

根據所述鑒頻信號與所述第一掃頻電壓的電壓點的對應關系，繪制吸收曲線；

根據所述壓控信號與所述第二掃頻電壓的電壓點的對應關系，繪制鑒頻曲線；