[發明專利]原子頻標及伺服鎖定方法

有效

• 申請號: 201310207459.4
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103297047A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 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

1.一種原子頻標，其特征在于，所述原子頻標包括：

壓控晶振；

綜合模塊，用于產生綜合調制信號；

穩幅模塊，用于將所述綜合模塊產生的所述綜合調制信號的幅值轉換到預定值，得到穩幅綜合調制信號；

射頻倍頻模塊，用于對所述壓控晶振的輸出信號進行倍頻，得到倍頻信號；

微波倍混頻模塊，用于將所述穩幅模塊產生的所述穩幅綜合調制信號與所述射頻倍頻模塊產生的所述倍頻信號倍混頻，產生微波探尋信號；

物理單元，用于對所述微波倍混頻模塊產生的所述微波探尋信號進行量子鑒頻，產生量子鑒頻信號；

伺服模塊，用于對所述物理單元產生的所述量子鑒頻信號進行同步鑒相，產生糾偏電壓作用于所述壓控晶振。

2.如權利要求1所述的原子頻標，其特征在于，所述穩幅模塊包括：

第一處理單元，用于采樣所述綜合調制信號的電壓值，并根據采樣到的電壓值計算實際幅值，根據預定值與所述實際幅值計算放大倍數，所述實際幅值是指采樣的電壓值在一個周期內峰值與谷值之間的差值；

補償單元，用于采用所述第一處理單元計算出的所述放大倍數，對所述綜合調制信號的電壓進行放大，得到所述穩幅綜合調制信號；

所述補償單元分別與所述綜合模塊、所述第一處理單元以及所述微波倍混頻模塊電連接，所述第一處理單元與所述綜合模塊電連接。

3.如權利要求2所述的原子頻標，其特征在于，所述補償單元包括：第一運算放大器、第一電阻、第二電阻和數字電位計，所述第一運算放大器的反相輸入端通過所述第一電阻接地，所述第一運算放大器的同相輸入端通過所述第二電阻與所述綜合模塊的輸出端電連接，所述數字電位計連接在所述第一運算放大器的反相輸入端和輸出端之間，所述第一運算放大器的輸出端與所述微波倍混頻模塊電連接，所述數字電位計與所述第一處理單元電連接。

4.如權利要求1所述的原子頻標，其特征在于，所述綜合模塊包括：直接數字式頻率合成器，所述直接數字式頻率合成器的主時鐘引腳接所述壓控晶振，所述直接數字式頻率合成器的控制位引腳接所述伺服模塊。

5.如權利要求1-4任一項所述的原子頻標，其特征在于，所述伺服模塊包括:

選放單元，用于對所述量子鑒頻信號進行選頻放大；

第二處理單元，用于對選頻放大后的所述量子鑒頻信號和參考信號進行同步鑒相，產生電壓差，根據所述電壓差和頻率穩定度范圍計算程控增益值；

程控增益單元，用于采用所述程控增益值對所述第二處理單元產生的所述電壓差進行程控放大，得到所述糾偏電壓；

數模轉換器，用于將所述糾偏電壓作用于所述壓控晶振。

6.如權利要求5所述的原子頻標，其特征在于，所述第二處理單元根據以下公式計算所述程控增益值:

A≤（2+b）V1/[（2-b）U]，

其中，A為程控增益值，b為頻率穩定度，所述頻率穩定度范圍為小于等于b，V1為上一次輸出的糾偏電壓，U為所述電壓差。

7.一種原子頻標的伺服鎖定方法，其特征在于，所述方法包括：

產生綜合調制信號；

將所述綜合調制信號的幅值轉換到預定值，得到穩幅綜合調制信號；

對所述壓控晶振的輸出信號進行倍頻，得到倍頻信號；

將所述穩幅綜合調制信號與所述倍頻信號倍混頻，產生微波探尋信號；

對所述微波探尋信號進行量子鑒頻，產生量子鑒頻信號；

對所述量子鑒頻信號進行同步鑒相，產生糾偏電壓作用于所述壓控晶振。

8.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述將綜合調制信號的幅值轉換到預定值，得到穩幅綜合調制信號包括：

采樣所述綜合調制信號的電壓值，并根據采樣到的電壓值計算實際幅值，根據所述預定值與所述實際幅值計算放大倍數，所述實際幅值是指采樣的電壓值在一個周期內峰值與谷值之間的差值；

采用所述放大倍數對所述綜合調制信號的電壓進行放大，得到所述穩幅綜合調制信號。

9.如權利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述對量子鑒頻信號進行同步鑒相，產生糾偏電壓作用于壓控晶振，包括：

對所述量子鑒頻信號進行同步鑒相，產生電壓差；

根據所述電壓差和頻率穩定度范圍計算程控增益值；

采用所述程控增益值對所述電壓差進行程控放大，得到所述糾偏電壓輸出至所述壓控晶振。

10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，根據以下公式計算所述程控增益值:

A≤（2+b）V1/[（2-b）U]，

其中，A為程控增益值，b為頻率穩定度，所述頻率穩定度范圍為小于等于b，V1為上一次輸出的糾偏電壓，U為所述電壓差。