[发明专利]一种缩小原子钟的原子能级跃迁动态探测频率范围的方法

说明书

技术领域

本发明涉及原子能级跃迁探测技术领域，主要适用于缩小原子钟的原子能级跃迁动态探测频率范围的方法。

背景技术

在原子钟的实际应用中，压控晶振器将信号输出到综合模块和微波倍混频模块；综合模块给接收到的信号加上一个小调频，再将微波调制信号输出到微波倍混频模块和伺服模块；微波倍混频模块先对压控晶振器的输出信号进行倍频，再将经过倍频的信号和由综合模块的输出的微波调制信号进行混频，生成微波探测信号，将微波探测信号作用于原子共振跃迁模块；透过原子共振跃迁模块的光照射到光电池上产生量子鉴频光电信号(外接电阻并经过了电反相)。由光电池输出的量子鉴频光电信号的频率和照射到它上面的光强成正比。当输入的微波探测信号频率正好等于原子基态超精细跃迁频率时(f=f₀)，原子共振跃迁模块中的原子吸收光子最多，透射光最弱，量子鉴频光电信号的频率最低。

当微波探测信号的中心频率高于原子基态超精细跃迁频率（f>f₀）时，光电池的输出信号和微波调制信号同频同相，通过伺服模块进行同步鉴相产生一个负的纠偏电压，并作用在压控晶振器上，使压控晶体振荡器输出信号的频率降低；当微波探测信号的中心频率低于原子基态超精细跃迁频率（f<f₀）时，光电池的输出信号和微波调制信号同频反相，通过伺服模块进行同步鉴相产生一个正的纠偏电压，并作用在压控晶振器上，使压控晶体振荡器输出信号的频率升高;当微波探测信号的中心频率等于原子基态超精细跃迁频率（f＝f₀）时，光电池的输出信号的频率是微波调制信号的频率的2倍，利用伺服模块的同步鉴相不产生纠偏电压，从而将压控晶体振荡器的输出频率锁在原子基态的0－0跃迁共振点上。

但是，目前的原子能级跃迁动态探测的频率范围较大，因此，整个原子钟的原子能级跃迁动态探测的精度较低，从而降低了原子钟的使用效率。这将会对原子钟的一些特殊应用带来影响，如对精确制导、授时等带来较大误差。

综上所述，设计出一种能够缩小原子钟的原子能级跃迁动态探测频率范围的方法是十分有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种缩小原子钟的原子能级跃迁动态探测频率范围的方法，它能够缩小原子钟的原子能级跃迁动态探测的频率范围，从而提高整个原子钟的原子能级跃迁动态探测的精度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种缩小原子钟的原子能级跃迁动态探测频率范围的方法，包括：

将纠偏电压发送给信号发生器；将基准电压发送给压控晶振器；

所述信号发生器输出信号到原子钟的综合模块；所述压控晶振器输出信号到原子钟的微波倍混频模块；

进行原子钟常规闭环锁定工作。

进一步地，所述将纠偏电压发送给信号发生器，包括：原子钟的伺服模块将所述纠偏电压发送给所述信号发生器。

进一步地，所述将基准电压发送给压控晶振器，包括：通过恒压源将所述基准电压发送给所述压控晶振器。

进一步地，所述进行原子钟常规闭环锁定工作，包括：所述综合模块将微波调制信号分别输出到原子钟的微波倍混频模块和伺服模块中；所述微波倍混频模块先对所述压控晶振器的输出信号进行倍频，再将经倍频的信号和接收到的微波调制信号进行混频，生成微波探测信号，再将所述微波探测信号作用到原子钟的原子共振跃迁模块；所述原子共振跃迁模块接收光源，并将输出信号输出到原子钟的光电池中；所述光电池接收到原子共振跃迁模块的输出信号，将量子鉴频光电信号输出到所述伺服模块中；伺服模块根据接收的微波调制信号和所述量子鉴频光电信号产生所述纠偏电压，并将纠偏电压作用到所述信号发生器上。

进一步地，所述信号发生器的型号包括：安捷伦公司生产的33250A。

进一步地，所述恒压源的型号为源谷电子有限公司生产的IPA16-30LA。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的缩小原子钟的原子能级跃迁动态探测频率范围的方法在保持由压控晶振器输出到原子钟的微波倍混频模块的信号频率不变的前提下，通过由原子钟的伺服模块输出的纠偏电压改变信号发生器的输出信号的频率，即改变输入到原子钟的综合模块的信号频率；基于原子钟的综合模块的信号频率的转换能力远小于微波倍混频模块的信号频率的转换能力的特点，缩小了原子能级跃迁动态探测的频率范围，从而提高了整个原子钟的原子能级跃迁动态探测的精度。

附图说明