[實用新型]一種應用于CPT原子鐘的微波電路有效

申請號：	201320276312.6	申請日：	2013-05-20
公開（公告）號：	CN203399088U	公開（公告）日：	2014-01-15
發明（設計）人：	趙建業;孫永春;盧文韜;歐震雷;梁小芃	申請（專利權）人：	北京大學;北京華信泰科技有限公司
主分類號：	H03L7/26	分類號：	H03L7/26;G04F5/14
代理公司：	北京銀龍知識產權代理有限公司 11243	代理人：	許靜;黃燦
地址：	100871***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種應用于 cpt 原子鐘微波電路
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【說明書】：

技術領域

本實用新型涉及原子鐘技術領域，尤其涉及一種應用于CPT原子鐘的微波電路。

背景技術

原子鐘用于精密的時間與頻率控制，在衛星導航、定位與制導等尖端技術中有廣泛的用途。傳統原子鐘的應用受限于體積大、功耗高，無法運用在需求小體積、低功耗的場合。發展小型化、低功耗的微型原子鐘事關國家戰略利益。我國正在發展二代衛星導航技術，對芯片尺度的微型原子鐘將會有巨大需求。相干布局囚禁（CPT）原子鐘因為其原理避免了厘米尺度的微波腔，使之微型化成為可能。近年來也成為國際科學界的研究熱點。在軍事用途方面，CPT原子鐘以其低功耗、小體積、低造價的優勢可以大面積用于車船乃至單兵定位、通訊，也可以用于低端武器系統的導航，以及在軍用高性能儀器系統中替代晶振和傳統小型原子鐘。在民用方面，可以在某些使用傳統小型原子鐘和高端晶振的領域大顯身手，還有望以其獨有的優勢開辟新的應用領域，帶動相關領域的技術進步。

微波源是CPT原子鐘的核心模塊，是低功耗、小體積與高穩定度的決定因素。微型化CPT原子鐘對微波源要求比較苛刻，主要有三個要求：頻率穩定度、功耗和調諧性。可以通過將微波頻率鎖定在原子基態的超精細能級上以提高微型化CPT原子鐘的長期穩定度，但是微型化CPT原子鐘的短期穩定度主要取決于微波源的自由穩定度?，F有的CPT原子鐘的微波源采用恒溫晶振（OCXO）或介質振蕩器（DRO）作為關鍵部件，然而采用DRO的微波源的短期穩定度只能達到10^-9量級；而采用OCXO的微波源的功耗達到數瓦，體積也較大，不符合CPT原子鐘的要求。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于提供一種應用于CPT原子鐘的微波電路，以達到高穩定度、小體積和低功耗。

為了達到上述目的，本實用新型提供了一種應用于相干布局囚禁CPT原子鐘的微波電路，包括：

用于接收來自CPT原子鐘的物理系統的光電信號并提取該光電信號中的誤差信號的控制單元；

用于根據該誤差信號而生成微波信號的溫度補償晶體振蕩器TCXO，與所述控制單元的誤差信號輸出端連接；

以及用于將該微波信號的頻率調整為CPT共振頻率的微波信號處理模塊，與該TCXO的微波信號輸出端連接。

實施時，所述控制單元為現場可編程門陣列FPGA主控芯片。

實施時，所述FPGA主控芯片，光電信號輸入端通過模數轉換電路與所述CPT原子鐘的物理系統的光電信號輸出端連接，誤差信號輸出端與所述TCXO的控制端連接；

所述微波信號處理模塊包括：

用于對所述TCXO生成的微波信號進行合成，而生成合成頻率的微波信號的直接數字合成DDS芯片，分別與所述TCXO的微波信號輸出端和所述FPGA主控芯片的第一配置信號輸出端連接；

以及用于對該合成頻率的微波信號進行倍頻，而生成所述CPT共振頻率的微波信號倍頻芯片，分別與所述DDS芯片的微波信號輸出端和所述FPGA主控芯片的第二配置信號輸出端連接。

實施時，本實用新型所述的微波電路還包括用于將來自所述FPGA主控芯片的數字誤差信號轉換為模擬誤差信號，并將該模擬誤差信號傳輸至所述TCXO的控制端的數模轉換模塊，連接于所述FPGA主控芯片與所述TCXO之間。