[发明专利]原子频标及伺服锁定方法

权利要求书

1.一种原子频标，其特征在于，所述原子频标包括：

压控晶振；

综合模块，用于产生综合调制信号；

稳幅模块，用于将所述综合模块产生的所述综合调制信号的幅值转换到预定值，得到稳幅综合调制信号；

射频倍频模块，用于对所述压控晶振的输出信号进行倍频，得到倍频信号；

微波倍混频模块，用于将所述稳幅模块产生的所述稳幅综合调制信号与所述射频倍频模块产生的所述倍频信号倍混频，产生微波探寻信号；

物理单元，用于对所述微波倍混频模块产生的所述微波探寻信号进行量子鉴频，产生量子鉴频信号；

伺服模块，用于对所述物理单元产生的所述量子鉴频信号进行同步鉴相，产生纠偏电压作用于所述压控晶振。

2.如权利要求1所述的原子频标，其特征在于，所述稳幅模块包括：

第一处理单元，用于采样所述综合调制信号的电压值，并根据采样到的电压值计算实际幅值，根据预定值与所述实际幅值计算放大倍数，所述实际幅值是指采样的电压值在一个周期内峰值与谷值之间的差值；

补偿单元，用于采用所述第一处理单元计算出的所述放大倍数，对所述综合调制信号的电压进行放大，得到所述稳幅综合调制信号；

所述补偿单元分别与所述综合模块、所述第一处理单元以及所述微波倍混频模块电连接，所述第一处理单元与所述综合模块电连接。

3.如权利要求2所述的原子频标，其特征在于，所述补偿单元包括：第一运算放大器、第一电阻、第二电阻和数字电位计，所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第一电阻接地，所述第一运算放大器的同相输入端通过所述第二电阻与所述综合模块的输出端电连接，所述数字电位计连接在所述第一运算放大器的反相输入端和输出端之间，所述第一运算放大器的输出端与所述微波倍混频模块电连接，所述数字电位计与所述第一处理单元电连接。

4.如权利要求1所述的原子频标，其特征在于，所述综合模块包括：直接数字式频率合成器，所述直接数字式频率合成器的主时钟引脚接所述压控晶振，所述直接数字式频率合成器的控制位引脚接所述伺服模块。

5.如权利要求1-4任一项所述的原子频标，其特征在于，所述伺服模块包括:

选放单元，用于对所述量子鉴频信号进行选频放大；

第二处理单元，用于对选频放大后的所述量子鉴频信号和参考信号进行同步鉴相，产生电压差，根据所述电压差和频率稳定度范围计算程控增益值；

程控增益单元，用于采用所述程控增益值对所述第二处理单元产生的所述电压差进行程控放大，得到所述纠偏电压；

数模转换器，用于将所述纠偏电压作用于所述压控晶振。

6.如权利要求5所述的原子频标，其特征在于，所述第二处理单元根据以下公式计算所述程控增益值:

A≤（2+b）V1/[（2-b）U]，

其中，A为程控增益值，b为频率稳定度，所述频率稳定度范围为小于等于b，V1为上一次输出的纠偏电压，U为所述电压差。

7.一种原子频标的伺服锁定方法，其特征在于，所述方法包括：

产生综合调制信号；

将所述综合调制信号的幅值转换到预定值，得到稳幅综合调制信号；

对所述压控晶振的输出信号进行倍频，得到倍频信号；

将所述稳幅综合调制信号与所述倍频信号倍混频，产生微波探寻信号；

对所述微波探寻信号进行量子鉴频，产生量子鉴频信号；

对所述量子鉴频信号进行同步鉴相，产生纠偏电压作用于所述压控晶振。

8.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将综合调制信号的幅值转换到预定值，得到稳幅综合调制信号包括：

采样所述综合调制信号的电压值，并根据采样到的电压值计算实际幅值，根据所述预定值与所述实际幅值计算放大倍数，所述实际幅值是指采样的电压值在一个周期内峰值与谷值之间的差值；

采用所述放大倍数对所述综合调制信号的电压进行放大，得到所述稳幅综合调制信号。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述对量子鉴频信号进行同步鉴相，产生纠偏电压作用于压控晶振，包括：

对所述量子鉴频信号进行同步鉴相，产生电压差；

根据所述电压差和频率稳定度范围计算程控增益值；

采用所述程控增益值对所述电压差进行程控放大，得到所述纠偏电压输出至所述压控晶振。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，根据以下公式计算所述程控增益值:

A≤（2+b）V1/[（2-b）U]，

其中，A为程控增益值，b为频率稳定度，所述频率稳定度范围为小于等于b，V1为上一次输出的纠偏电压，U为所述电压差。