基于原子钟的时间频率评估装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于原子钟的时间频率评估装置，所述时间频率评估装置包括原子频标、测温模块、温度系数补偿、多路时基检测模块、微处理器；所述原子频标依次与所述温度系统补偿，用于所述温度系数补偿接收原子频标输出的频率信号，所述温度系统补偿与所述多路时基检测模块，用于将所述温度系统补偿接收到的频率信号补偿后输出至所述多路时基检测模块；所述测温模块与所述原子频标连接，用于测量所述原子钟外界工作环境的温度信息；所述测温模块与微处理器连接，用于将所述温度信息发送至所述微处理器；所述微处理器与所述温度系数补偿连接。

Time frequency evaluation device based on atomic clock

The invention discloses a device for evaluation of time and frequency of atomic clock based on the time frequency evaluation device including atomic frequency standard, temperature measurement module, temperature compensation coefficient, multi-channel timing detection module, a microprocessor; the atomic frequency standard in turn and the temperature compensation system with frequency signal to the receiving atom temperature coefficient compensation the output frequency standard, the temperature compensation system with the multi-channel timing detection module, the frequency signal for compensating the temperature compensation system is received after the output to the multi-channel timing detection module; the temperature measurement module is connected with the atomic frequency standard, used for temperature measurement of the atomic clock information outside the work environment; the temperature measurement module connected with the microprocessor, the temperature information is sent to the microprocessor; the microprocessor and the coefficient of temperature compensation Connect\u3002

【技术实现步骤摘要】
基于原子钟的时间频率评估装置
本专利技术涉及电路
，特别涉及一种基于原子钟的时间频率评估装置。
技术介绍
原子钟以其超高的稳定度指标，已经应用在诸如卫星导航、时基授时、时间同步、国防军事等许多时频领域。考虑到上述应用领域的具体要求，尤其是野外作业对环境的苛刻要求，原子钟多变的外界环境，尤其是工作温度环境，而原子钟系统温度系数的存在一直都是该领域科研工作者研究的课题，外界环境温度的变化将会引起系统内部灯温、腔温等核心部件工作温度的变化，进一步造成原子超精细结构0-0跃迁频率的不稳定，最终影响系统频率输出的稳定性。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于原子钟的时间频率评估装置，解决了上述技术问题，达到了能够减小或是抵消原子钟外界工作环境温度的变化引起的整机输出信号频率稳定度的影响的技术效果。本专利技术提供一种基于原子钟的时间频率评估装置，所述时间频率评估装置包括原子频标、测温模块、温度系数补偿、多路时基检测模块、微处理器；所述原子频标依次与所述温度系统补偿，用于所述温度系数补偿接收原子频标输出的频率信号，所述温度系统补偿与所述多路时基检测模块，用于将所述温度系统补偿接收到的频率信号补偿后输出至所述多路时基检测模块；所述测温模块与所述原子频标连接，用于测量所述原子钟外界工作环境的温度信息；所述测温模块与微处理器连接，用于将所述温度信息发送至所述微处理器；所述微处理器与所述温度系数补偿连接。优选的，所述温度系数补偿包括DDS外部参考时钟端，用于为DDS提供时基参考。优选的，所述温度系数补偿还包括C场电流补偿模块，所述C场电流补偿模块包括VCSS恒流单元、C场漆包线及D/A模块；所述VCSS恒流模块的输出端与所述C场漆包线连接，所述述D/A模块与所述VCSS恒流模块连接；用于根据所述D/A模块转换后的控制电压调节所述C场漆包线通过的电流。优选的，所述多路时基检测模块由多个单一化电路组成。优选的，所述单一化电路包括隔离放大器、走时计数、锁存器、微处理器、高精度计数器、DDS模块、滤波整形模块；所述隔离放大器分别与所述走时计数、DDS模块连接，用于接收被测时钟源并经过所述隔离放大器后分两路信号，分别送入所述走时计数、DDS模块；所述走时计数依次与所述锁存器、微处理器、高精度计数器串联连接；所述DDS模块、滤波整形模块及高精度计数器依次串联连接；所述微处理器与DDS模块连接，所述被测时钟源为补偿后输出的频率信号。优选的，微处理器通过对锁存器的访问得到转化后的被测时钟源的频率值，并通过命令字改写DDS中另一路隔离放大器送入的被测时钟源频率信号的分频值，使DDS输出信号为1Hz，经滤波整形与微处理器控制的一路‘0’或‘1’信号送至，经‘与’运算得到受微处理器‘0’、‘1’控制的检定用1PPS的信号输出。本申请至少存在如下有益效果本申请在传统原子钟技术之上，新增了测温模块和温度系数补偿模块。新增模块能够减小或是抵消原子钟外界工作环境温度的变化引起的整机输出信号频率稳定度的影响。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例。图1为本申请较佳实施方式一种时域信号优化仿真系统的示意图；图2为C场电流补偿原理图；图3为多路时基检测模块的原理图；图4为频率源信号采样检定原理的电路图；图5为信号源采样时序图；图6为程序执行流程图。具体实施方式为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。本申请提供一种基于原子钟的时间频率评估装置，所述时间频率评估装置包括原子频标、测温模块、温度系数补偿、多路时基检测模块、微处理器；所述原子频标依次与所述温度系统补偿，用于所述温度系数补偿接收原子频标输出的频率信号，所述温度系统补偿与所述多路时基检测模块，用于将所述温度系统补偿接收到的频率信号补偿后输出至所述多路时基检测模块；所述测温模块与所述原子频标连接，用于测量所述原子钟外界工作环境的温度信息；所述测温模块与微处理器连接，用于将所述温度信息发送至所述微处理器；所述微处理器与所述温度系数补偿连接。所述温度系数补偿包括DDS外部参考时钟端，用于为DDS提供时基参考。所述温度系数补偿还包括C场电流补偿模块，所述C场电流补偿模块包括VCSS恒流单元、C场漆包线及D/A模块；所述VCSS恒流模块的输出端与所述C场漆包线连接，所述述D/A模块与所述VCSS恒流模块连接；用于根据所述D/A模块转换后的控制电压调节所述C场漆包线通过的电流。a)外部DDS频率控制来自于原子频标的频率输出信号fo送至温度补偿模块中的DDS外部参考时钟端，用于为DDS提供时基参考；来自于测温模块的外界环境温度信息T送至微处理器，用于微处理器对环境温度T变化进行判断，一旦T发生变化，微处理器将对DDS进行频率修正，其具体修正的方法如下：假如原子频标系统的温度系数为+1E-12，即外界环境温度T每升高10C将引起原子频标系统输出信号fo频率稳定度发生+1E-12量级的变化。以fo＝10MHz为例，T变化10C，则f/fo＝+1E-12，即f＝(+1E-5)Hz＝10Hz，微处理器需要对DDS进行负反馈(-1E-5)Hz＝-10Hz的修正。在实施例中采用的DDS芯片为AD9854，以10MHz参考时基为例，当不用内部PLL锁相环时，它的最小频率分辨率为10MHz/248(4E-8)Hz。微处理器根据DDS的控制时序，输出相应的电平信号作用于DDS使其输出频率发生改变，同时将测温模块测量得到温度T参数值转化为相应频率修正值，给DDS内部的48位频率寄存器进行‘0’、‘1’填充，比如某一时刻原子频标输出的频率值为10MHz，该系统的温度系数为+1E-12，温度检测模块发送至微处理器的环境温度信息为升高10℃，那么此时微处理器需要对DDS进行负反馈处理，即对DDS进行10MHz-10Hz频率控制输出，具体工作原理为：原子频标输出的f0＝10MHz输送至DDS的时基参考端，DDS内部对其进行2倍频处理，即DDS实际工作的频率为20MHz，在上述提及的48位频率寄存器中，假如微处理器对其48位全部置‘1’，则DDS微处理器的时序控制信号下，将输出20MHz的频率，同样的道理，假如微处理器对其48位全部置‘0’，则DDS微处理器的时序控制信号下，将输出0MHz的频率。此时欲要输出10MHz-10Hz频率信号，则相应的48位频率寄存器的值应为：(10MHz-10Hz)*248/20MHz＝140737488355187(d)＝7FFFFFFFFF73(h)＝11111111111111111111111111111111111111101110011(b)，微处理器在DDS时序控制信号下，将48位频率控制字写入DDS中，DDS则相应输出修正后的频率信号，即补偿输出f1至用户端。b)内部C场电流补偿请参阅图2，原子钟输出频率f0与磁场(C场)存在着如下关系：Δf/f＝1.68×10-7HΔH(1)式中，f为原子基态超精细结构0-0跃迁频率，在实际的原子钟系统中，上述原子钟输出信号频率f0间接反应了f的值；Δf为实际频率变化的大小值；H为系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于原子钟的时间频率评估装置，其特征在于，所述时间频率评估装置包括原子频标、测温模块、温度系数补偿、多路时基检测模块、微处理器；所述原子频标依次与所述温度系统补偿，用于所述温度系数补偿接收原子频标输出的频率信号，所述温度系统补偿与所述多路时基检测模块，用于将所述温度系统补偿接收到的频率信号补偿后输出至所述多路时基检测模块；所述测温模块与所述原子频标连接，用于测量所述原子钟外界工作环境的温度信息；所述测温模块与微处理器连接，用于将所述温度信息发送至所述微处理器；所述微处理器与所述温度系数补偿连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于原子钟的时间频率评估装置，其特征在于，所述时间频率评估装置包括原子频标、测温模块、温度系数补偿、多路时基检测模块、微处理器；所述原子频标依次与所述温度系统补偿，用于所述温度系数补偿接收原子频标输出的频率信号，所述温度系统补偿与所述多路时基检测模块，用于将所述温度系统补偿接收到的频率信号补偿后输出至所述多路时基检测模块；所述测温模块与所述原子频标连接，用于测量所述原子钟外界工作环境的温度信息；所述测温模块与微处理器连接，用于将所述温度信息发送至所述微处理器；所述微处理器与所述温度系数补偿连接。2.如权利要求1所述的时间频率评估装置，其特征在于，所述温度系数补偿包括DDS外部参考时钟端，用于为DDS提供时基参考。3.如权利要求2所述的时间频率评估装置，其特征在于，所述温度系数补偿还包括C场电流补偿模块，所述C场电流补偿模块包括VCSS恒流单元、C场漆包线及D/A模块；所述VCSS恒流模块的输出端与所述C场漆包线连接，所述述D/A模块与所述VCSS恒流模块连接；用于根据所述D/A模块转换后的控制电压调节所...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹志明，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42