[實用新型]無頻綜器的銣鐘頻率變換電路

有效

• 申請號: 201220366517.9
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN202818272U
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 陳永泰;葉森;陳勇;梅園;許冬回;裴敬芝;申彥鑫;唐靜
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學;武漢航科海泰信息技術有限公司
• 主分類號: H03L7/26
• 分類號: H03L7/26
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術領域

本實用新型涉及原子頻標技術領域，特別是一種通過改進的無頻綜器的銣鐘頻率變換電路，該電路適用于制作小型化銣原子頻標。?

背景技術

銣原子頻標具有體積小、功耗、環境適應性強、高頻率穩定度和低漂移率等優點。雖然頻率穩定度和漂移率指標不及銫、氫原子頻標，但其所具有結構簡單，成本低廉的特點，目前仍是應用最為廣泛的原子頻標。其發展趨勢是高性能和小型化。銣原子頻標中，物理系統提供一個頻率穩定、線寬較窄的原子共振吸收線。超精細能級躍遷頻率信號具有極高的頻率精度，但其輸出為非整數微波頻率，且輸出功率極小，因而不具備實用性。?

傳統的銣鐘頻率變換伺服電路系統把10MHz壓控晶體振蕩器的輸出頻率變換到90MHz，隨后與頻率綜合器產生的5.3125MHz小數頻率信號迭加送入到微波腔進行76次階躍倍頻并同時混頻，從而得到由銣原子躍遷所決定的微波頻率信號：?。由于采用頻率綜合器在微波腔中混頻的方式，使頻率變換電路的復雜程度增加。同時腔內存在5.3125MHz及其諧波的旁頻分量，使雜散增加并影響了原子頻標的性能指標。?

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種改進的無頻綜器的銣鐘頻率變換電路，在不采用頻率綜合器的情況下，實現原子頻率標準的穩定度轉移，將不便于實用的銣原子微波頻率信號變換成標準的整數及功率實用的高穩頻標信號輸出。?

本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是：主要由MHz非整數壓控晶體振蕩器、倍頻電路、復雜可編程器件(CPLD)設計的分頻與合成電路、DDS三角波合成電路、調相電路、伺服放大器、同步鑒相電路、1PPS信號處理器組成。其中：非整數壓控晶體振蕩器的輸出經分頻與合成電路產生144Hz三角波信號，該信號對非整數壓控晶振的輸出進行調相；再經倍頻器和微波倍頻至6.8346875GHz，與銣原子受激躍遷產生的微波信號對物理系統進行鑒頻；然后由光電池轉換為誤差電信號，通過144Hz同步鑒相和低通濾波器獲得糾偏電壓，控制非整數壓控晶體振蕩器至鎖定狀態。?

所述MHz非整數壓控晶體振蕩器經倍頻鏈直接得到微波激勵信號，由物理系統作鑒頻處理，無需頻率綜合器進行頻率調整。

所述由CPLD設計的分頻器分頻系數為131072，輸出同步脈沖為144Hz。合成144Hz三角波信號，對非整數壓控晶體振蕩器輸出的信號進行間接調頻，所述CPLD設計的合成電路是CPLD設計的雙路直接數字頻率合成器，由頻率控制字寄存器、相位累加器、正弦波形查詢表、數模轉換器等組成，一路為固定的10MHz頻率輸出，另一路可設置適用頻率輸出。?

所述1PPS處理電路產生1PPS信號輸出，或受1PPS信號輸入控制，使非整數壓控晶體振蕩器同步于標準1PPS信號。?

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案，與傳統銣原子頻標頻率變換電路相比具有以下主要的優點：?

1.具有連讀可調的頻率分辨率，因為糾偏電壓直接壓控非整數晶體振蕩器，故可獲得連續可變的尾數輸出頻率。經倍頻器鏈倍頻后，理論上輸出頻率的分辨率可無限窄。

2.銣頻標微波腔的微波信號頻譜純度高。經射頻倍頻器倍頻后，輸入到階躍二極管微波腔的信號為MHz的單一頻率，而無頻率綜合器分量。有效減小了相位噪聲和雜散分量，也有效降低了雜散分量對頻標的影響。?

3.硬件電路精簡，易于銣原子頻標的小型化。因為所有數字電路包括分頻電路與三角波合成電路、直接數字頻率合成器及1PPS處理電路均選用用CPLD設計，又省去了頻率變換電路中的頻率綜合器及相加混頻單元，優化和精簡了硬件電路結構。?

4.?銣原子頻標適用的輸出頻率獲取方便，因為采用由復雜可編程器件CPLD設計的雙DDS技術，兩路輸出中一路為固定的10MHz頻率。另一路DDS的輸出頻率，可在適用頻率范圍內，設置獲取輸出頻率。?

總之，本實用新型具有系統優化，電路結構簡單，體積小，功耗低及調試方便等優點，有利于提高銣原子頻標的集成度和小型化，具有很好的應用前景。?

附圖說明

圖1是本實用新型無頻綜器的銣鐘頻率變換電路的結構框圖。?

圖2是圖1中伺服控制電路的結構框圖。?

圖3是本實用新型用于DDS或三角波的數模轉換圖原理框圖。?

圖4是圖3中CPLD設計的數字系統原理框圖。?

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步說明。?