[發明專利]一種縮小原子鐘的原子能級躍遷動態探測頻率范圍的方法

有效

• 申請號: 201310040711.7
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103152040A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 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: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

本發明涉及原子能級躍遷探測技術領域，主要適用于縮小原子鐘的原子能級躍遷動態探測頻率范圍的方法。

背景技術

在原子鐘的實際應用中，壓控晶振器將信號輸出到綜合模塊和微波倍混頻模塊；綜合模塊給接收到的信號加上一個小調頻，再將微波調制信號輸出到微波倍混頻模塊和伺服模塊；微波倍混頻模塊先對壓控晶振器的輸出信號進行倍頻，再將經過倍頻的信號和由綜合模塊的輸出的微波調制信號進行混頻，生成微波探測信號，將微波探測信號作用于原子共振躍遷模塊；透過原子共振躍遷模塊的光照射到光電池上產生量子鑒頻光電信號(外接電阻并經過了電反相)。由光電池輸出的量子鑒頻光電信號的頻率和照射到它上面的光強成正比。當輸入的微波探測信號頻率正好等于原子基態超精細躍遷頻率時(f=f₀)，原子共振躍遷模塊中的原子吸收光子最多，透射光最弱，量子鑒頻光電信號的頻率最低。

當微波探測信號的中心頻率高于原子基態超精細躍遷頻率（f>f₀）時，光電池的輸出信號和微波調制信號同頻同相，通過伺服模塊進行同步鑒相產生一個負的糾偏電壓，并作用在壓控晶振器上，使壓控晶體振蕩器輸出信號的頻率降低；當微波探測信號的中心頻率低于原子基態超精細躍遷頻率（f<f₀）時，光電池的輸出信號和微波調制信號同頻反相，通過伺服模塊進行同步鑒相產生一個正的糾偏電壓，并作用在壓控晶振器上，使壓控晶體振蕩器輸出信號的頻率升高;當微波探測信號的中心頻率等于原子基態超精細躍遷頻率（f＝f₀）時，光電池的輸出信號的頻率是微波調制信號的頻率的2倍，利用伺服模塊的同步鑒相不產生糾偏電壓，從而將壓控晶體振蕩器的輸出頻率鎖在原子基態的0－0躍遷共振點上。

但是，目前的原子能級躍遷動態探測的頻率范圍較大，因此，整個原子鐘的原子能級躍遷動態探測的精度較低，從而降低了原子鐘的使用效率。這將會對原子鐘的一些特殊應用帶來影響，如對精確制導、授時等帶來較大誤差。

綜上所述，設計出一種能夠縮小原子鐘的原子能級躍遷動態探測頻率范圍的方法是十分有必要的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種縮小原子鐘的原子能級躍遷動態探測頻率范圍的方法，它能夠縮小原子鐘的原子能級躍遷動態探測的頻率范圍，從而提高整個原子鐘的原子能級躍遷動態探測的精度。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種縮小原子鐘的原子能級躍遷動態探測頻率范圍的方法，包括：

將糾偏電壓發送給信號發生器；將基準電壓發送給壓控晶振器；

所述信號發生器輸出信號到原子鐘的綜合模塊；所述壓控晶振器輸出信號到原子鐘的微波倍混頻模塊；

進行原子鐘常規閉環鎖定工作。

進一步地，所述將糾偏電壓發送給信號發生器，包括：原子鐘的伺服模塊將所述糾偏電壓發送給所述信號發生器。

進一步地，所述將基準電壓發送給壓控晶振器，包括：通過恒壓源將所述基準電壓發送給所述壓控晶振器。

進一步地，所述進行原子鐘常規閉環鎖定工作，包括：所述綜合模塊將微波調制信號分別輸出到原子鐘的微波倍混頻模塊和伺服模塊中；所述微波倍混頻模塊先對所述壓控晶振器的輸出信號進行倍頻，再將經倍頻的信號和接收到的微波調制信號進行混頻，生成微波探測信號，再將所述微波探測信號作用到原子鐘的原子共振躍遷模塊；所述原子共振躍遷模塊接收光源，并將輸出信號輸出到原子鐘的光電池中；所述光電池接收到原子共振躍遷模塊的輸出信號，將量子鑒頻光電信號輸出到所述伺服模塊中；伺服模塊根據接收的微波調制信號和所述量子鑒頻光電信號產生所述糾偏電壓，并將糾偏電壓作用到所述信號發生器上。

進一步地，所述信號發生器的型號包括：安捷倫公司生產的33250A。

進一步地，所述恒壓源的型號為源谷電子有限公司生產的IPA16-30LA。

本發明的有益效果在于：

本發明提供的縮小原子鐘的原子能級躍遷動態探測頻率范圍的方法在保持由壓控晶振器輸出到原子鐘的微波倍混頻模塊的信號頻率不變的前提下，通過由原子鐘的伺服模塊輸出的糾偏電壓改變信號發生器的輸出信號的頻率，即改變輸入到原子鐘的綜合模塊的信號頻率；基于原子鐘的綜合模塊的信號頻率的轉換能力遠小于微波倍混頻模塊的信號頻率的轉換能力的特點，縮小了原子能級躍遷動態探測的頻率范圍，從而提高了整個原子鐘的原子能級躍遷動態探測的精度。

附圖說明