[发明专利]基于弛豫时间的信号控制装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及原子频标领域，特别涉及一种基于弛豫时间的信号控制装置和方法。

背景技术

原子钟的弛豫时间(即系统中某变量由不稳定状态趋于稳定状态所需要的时间，例如，信号从稳定的高电平转换为稳定的低电平时所需要的转换时间)反映了一台原子钟的物理系统响应外部激励信号的快慢程度，因为现有电子线路都有是用半导体构成，电传输速度相当高，故对整个系统而言，弛豫时间在很大程度上决定了系统闭环的环路响应时间的极限值，这对研发人员在后续伺服模块中，对同步信号相位的调节有很大的帮助。

现有技术中的原子钟的弛豫时间一般是通过原子物理理论，根据经验进行理论估计得到的一个估算值。因为每个原子钟系统中的电场、磁场、射频场、以及温度场等都不尽相同，各个原子钟系统各自的弛豫时间也都大不相同，因此，采样的量子鉴频信号与同步信号存在量子鉴频信号的高低电平变化位于同步信号的高低电平发生变化的时间范围内的情况，这种采样信号不便于进行分析，进而造成分析结果不准确。

发明内容

为了解决现有技术中采样信号分析不准确的问题，本发明实施例提供了一种基于弛豫时间的信号控制装置和方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种基于弛豫时间的信号控制装置，所述装置包括：包括量子系统、伺服环路、处理器、压控晶体振荡器VCXO和信号处理电路，所述处理器控制输出的调制信号和所述VCXO的输出信号同时经过所述信号处理电路后得到微波探询信号，所述微波探询信号经过所述量子系统后生成量子鉴频信号，所述伺服环路用于将所述量子鉴频信号进行鉴相得到同步鉴相信号，所述处理器在产生所述调制信号的同时产生同步信号，

所述处理器还用于获取所述装置的环路响应时间；

根据所述环路响应时间，确定所述装置的弛豫时间；

根据所述弛豫时间，调节所述调制信号的频率和所述同步信号的频率，得到改变后的调制信号和改变后的同步信号，所述改变后的调制信号的频率为所述弛豫时间倒数的1/10～1/2倍，所述改变后的同步信号的频率与所述改变后的调制信号的频率相同；

根据所述改变后的调制信号，得到新的量子鉴频信号；

根据第一用户指令调节所述改变后的调制信号的相位或所述改变后的同步信号的相位，使所述新的量子鉴频信号的不稳定状态位于所述改变后的同步信号的稳定状态内；

所述装置还包括：

采集模块，用于根据所述改变后的同步信号采集所述新的量子鉴频信号；

信号显示器，用于显示所述改变后的同步信号和所述新的量子鉴频信号，得到显示结果；

接收模块，用于接收用户输入的根据所述显示结果得到的所述第一用户指令。

进一步地，所述装置还包括环形振荡器，用于将所述伺服环路的输出信号反相后输出；

所述处理器还用于获取所述环形振荡器的周期，并获取所述量子系统、所述伺服环路、所述处理器和所述环形振荡器形成的振荡环路的周期；

所述处理器还用于根据所述环形振荡器的周期和所述振荡环路的周期，确定所述装置的环路响应时间。

可选地，所述伺服环路中设有相敏放大器，用于将所述同步鉴相信号转换为电压控制信号；

所述装置还包括：数模转换器，用于将所述电压控制信号转换为模拟信号后，输出给所述VCXO。

可选地，所述装置还包括：移相器，用于根据第二用户指令调节所述电压控制信号的相移，所述第二用户指令由用户根据所述显示结果通过所述接收模块输入。

另一方面，本发明实施例提供了一种基于弛豫时间的信号控制方法，采用如第一方面所述的装置实现，所述方法包括：

获取所述装置的环路响应时间；

根据所述环路响应时间，确定所述装置的弛豫时间；

根据所述弛豫时间，调节所述调制信号的频率和所述同步信号的频率，得到改变后的调制信号和改变后的同步信号，所述改变后的调制信号的频率为所述弛豫时间倒数的1/10～1/2倍，所述改变后的同步信号的频率与所述改变后的调制信号的频率相同；

根据所述改变后的调制信号，得到新的量子鉴频信号；

根据所述改变后的同步信号采集所述新的量子鉴频信号；

显示所述改变后的同步信号和所述新的量子鉴频信号，得到显示结果；

接收用户输入的根据所述显示结果得到的所述第一用户指令；