[发明专利]一种改进的被动型原子频标

说明书

技术领域

本发明涉及原子频标领域，特别涉及一种改进的被动型原子频标。

背景技术

原子频标作为高稳定、高精度的时间同步源，正被广泛应用于航天、通讯等众多领域。

现有的原子频标主要包括压控晶振、物理系统和电子线路。其中，压控晶振输出原始频率信号；电子线路将压控晶振的输出频率信号进行处理产生微波探询信号；物理系统对微波探询信号进行鉴频，产生光检信号；电子线路对光检信号选频放大和方波整形后进行同步鉴相，产生纠偏电压作用于压控晶振，以调整压控晶振的输出频率，最终将压控晶振的输出频率锁定在原子基态超精细0-0中心频率上。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有原子频标的电子线路中部件通常都采用集成模块化实现，无法对每个模块中的任一参数进行控制，造成使用不便。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种改进的被动型原子频标。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种改进的被动型原子频标，包括：压控晶振、物理系统和电子线路，所述电子线路包括综合模块、倍频模块、混频模块和伺服模块，

所述压控晶振，用于输出40MHz的频率信号；

所述综合模块包括第一处理单元、数字频率合成器和第一滤波器，所述第一处理单元用于根据所述频率信号生成占空比和频率均相同且频率为117Hz的键控调频信号和参考信号，并控制所述数字频率合成器根据所述频率信号对所述频率信号进行6倍频作为系统时钟，所述数字频率合成器用于在所述系统时钟和所述键控调频信号作用下产生114.6874Mhz±Δf的调频信号，所述第一滤波器用于对所述数字频率合成器输出的调频信号进行滤波，2*Δf＝300Hz；

所述倍频模块包括脉冲产生单元、第二滤波器、一级放大电路、第三滤波器和二级放大电路，所述脉冲产生单元用于接收所述频率信号并进行6倍频得到倍频信号，所述倍频信号经所述第二滤波器、一级放大电路、第三滤波器和二级放大电路后，得到单频信号，所述单频信号的输出功率为100mW；

所述混频模块包括合成匹配网络、混合器、滤波腔和功率放大器，所述合成匹配网络用于接收所述单频信号和所述调频信号，并进行阻抗匹配，所述混合器和所述滤波腔用于对所述合成匹配网络输出的所述单频信号和所述调频信号进行微波混频，得到6834.6875MHz±Δf的微波频率信号，所述功率放大器用于将所述微波频率信号的功率放大至+4dBm后送入所述物理系统；

所述伺服模块包括16位的模数转换器、第二处理单元和20位的数模转换器，所述模数转换器接收并处理所述物理系统输出的量子鉴频信号，所述第二处理单元用于对所述模数转换器输出的量子鉴频信号进行累加平均，得到平均量子鉴频信号，对所述参考信号和所述平均量子鉴频信号进行同步鉴相，并产生同步鉴相信号，采用所述同步鉴相信号控制所述数模转换器产生纠偏电压作用在所述压控晶振上，所述纠偏电压的范围为0～10V；

所述第一处理单元和所述第二处理单元集成在同一处理器上。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述物理系统包括：光谱灯和共振探测装置；所述共振探测装置包括：微波腔、绕设在所述微波腔上的C场线圈、与所述C场线圈电连接的恒流源、设于所述微波腔内的集成滤光共振泡和光电池、以及设于所述微波腔尾部的耦合环，所述集成滤光共振泡和所述光电池均设在所述光谱灯的光路上，且所述集成滤光共振泡位于所述光谱灯和所述光电池之间，所述微波腔尾部是指所述微波腔内远离所述光谱灯的一端。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述光电池为在800nm有最强感光效应的硅光电池。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述光谱灯为无极放电灯。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述物理系统还包括：第一恒温装置、第二恒温装置和温控电路，所述温控电路分别与所述第一恒温装置和所述第二恒温装置电连接，所述光谱灯和所述共振探测装置分别设于所述第一恒温装置和所述第二恒温装置中。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述物理系统还包括：磁屏，所述第二恒温装置设于所述磁屏中。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述物理系统还包括滑动变阻器Rk和固定电阻R，所述滑动变阻器Rk与所述C场线圈串联，所述固定电阻R与所述滑动变阻器Rk并联；

所述第二处理单元，还用于通过改变所述滑动变阻器Rk的阻值控制C场电流。