[實用新型]原子頻標伺服鎖定裝置及原子頻標

有效

• 申請號: 201320303294.6
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN203387498U
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 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

本實用新型涉及原子頻標技術領域，特別涉及一種原子頻標伺服鎖定裝置及原子頻標。

背景技術

為獲得大自然中比較穩定的時間頻率，人們通過對銣、銫、氫等原子施加弱磁場，使其原子能級由基態轉變為激發態，利用不受外界磁場干擾的基態超精細結構0-0躍遷中心頻率作為參照時間頻率值。

利用上述原理制成的原子頻標主要包括以下部分：壓控晶振、隔離放大器、射頻倍頻模塊、微波倍混頻模塊、物理單元、伺服模塊和綜合模塊；隔離放大器對壓控晶振的輸出信號進行隔離和放大，隔離放大器的輸出信號經過射頻倍頻模塊輸出至微波倍混頻模塊，綜合模塊用于產生一路綜合調制信號，微波倍混頻模塊對射頻倍頻模塊的輸出信號和綜合調制信號進行倍頻和混頻，以產生微波探詢信號；物理單元對微波探詢信號進行鑒頻，產生量子鑒頻信號；伺服模塊對量子鑒頻信號進行選頻放大后與參考信號進行同步鑒相，產生糾偏電壓作用于壓控晶振，以調整壓控晶振的輸出頻率；通過上述結構單元，最終將壓控晶振的輸出頻率鎖定在原子基態超精細0-0躍遷中心頻率上。

在實現本實用新型的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：

當微波探尋信號與原子基態超精細0-0躍遷中心頻率偏離較大時，直接將伺服模塊輸出的糾偏電壓作用于壓控晶振，使得壓控晶振的輸出頻率改變很小，從而導致原子頻標鎖定原子基態超精細0-0躍遷中心頻率所需的時間長。

實用新型內容

為了解決現有技術中原子頻標鎖定原子基態超精細0-0躍遷中心頻率所需的時間長的問題，本實用新型實施例提供了原子頻標伺服鎖定裝置及原子頻標。所述技術方案如下：

一方面，本實用新型實施例提供了一種原子頻標伺服鎖定裝置，所述裝置包括:

用于對原子頻標的物理單元輸出的量子鑒頻信號和參考信號進行同步鑒相，產生電壓差，并根據所述電壓差和頻率穩定度范圍計算程控增益值的處理單元；

用于采用所述程控增益值，對所述處理單元產生的所述電壓差進行程控放大，得到糾偏電壓，并采用所述糾偏電壓對所述原子頻標的壓控晶振進行電壓控制的程控增益單元

所述處理單元分別與所述程控增益單元和所述原子頻標的物理單元電連接，所述程控增益單元與所述壓控晶振電連接。

在本實用新型實施例的一種實現方式中，所述程控增益單元包括運算放大器。

在本實用新型實施例的另一種實現方式中，所述處理單元包括單片機。

在本實用新型實施例的另一種實現方式中，所述裝置還包括：

用于對所述量子鑒頻信號進行選頻放大后，輸出到所述處理單元的選放單元，所述選放單元連接在所述物理單元和所述處理單元之間。

在本實用新型實施例的另一種實現方式中，所述裝置還包括：

連接在所述程控增益單元和所述壓控晶振之間的數模轉換器。

另一方面，本實用新型實施例還提供了一種原子頻標，所述原子頻標包括：

壓控晶振；

用于產生綜合調制信號的綜合模塊；

用于對所述壓控晶振的輸出信號進行倍頻，得到倍頻信號的射頻倍頻模塊；

用于將所述綜合模塊產生的所述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，產生微波探尋信號的微波倍混頻模塊；

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，產生量子鑒頻信號的物理單元；

如上所述的伺服鎖定裝置；

所述壓控晶振分別與所述綜合模塊、所述射頻倍頻模塊和所述伺服鎖定裝置電連接，所述微波倍混頻模塊分別與所述射頻倍頻模塊、所述綜合模塊和所述物理單元電連接，所述物理單元與所述伺服鎖定裝置電連接。

在本實用新型實施例的一種實現方式中，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鎖定裝置。

在本實用新型實施例的另一種實現方式中，所述原子頻標還包括：

連接在所述壓控晶振和所述射頻倍頻模塊之間的隔離放大器。

本實用新型實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

通過根據電壓差和頻率穩定度范圍計算程控增益值，并采用程控增益值，對處理單元產生的電壓差進行程控放大，當微波探尋信號與原子基態超精細0-0躍遷中心頻率偏離較大時，能夠使原子頻標輸出在短時間內鎖定原子基態超精細0-0躍遷中心頻率，縮短了鎖定所需的時間。

附圖說明