一种分区式线形离子阱射频囚禁场驱动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种分区式线形离子阱射频囚禁场驱动装置，包括控制模块、信号发生模块、第一功放模块、第二功放模块、第一反馈电路、第二反馈电路、以及相位差检测模块，本实用新型专利技术可以实现分区囚禁场的幅值相差可控制，可提高分区式离子阱的离子梭动效率，提高微波频标的信噪比。标的信噪比。标的信噪比。

【技术实现步骤摘要】
一种分区式线形离子阱射频囚禁场驱动装置


[0001]本技术涉及电子
，具体涉及一种分区式线形离子阱射频囚禁场驱动装置。

技术介绍

[0002]汞离子微波频标是新一代的高性能星载钟、守时钟的理想选择，主要优点有：汞离子微波频标具有线宽窄、无一级多普勒频移、二级多普勒频移小，谱线q值高对环境变化不敏感的特点，具有优异的频率稳定度。
[0003]为了减少二阶多普勒频移，汞离子微波频标采用分区式线形离子阱囚禁离子，分区式线形离子阱分为第一离子阱和第二离子阱，第一离子阱一般采用4根极杆，被称为四极阱，第二离子阱一般采用多根极杆(如8根，12根，16根等)被称为多极阱。分区式线形离子阱中离子在第二离子阱(四极阱)中产生和抽运，经过电场控制转移到第二离子阱(多极阱)进行微波作用，这个运输过程一般称作梭动。两个离子阱的构型不同，并且只有合适的射频囚禁场幅值才能使离子阱稳定的囚禁离子，因此每个离子阱上的射频囚禁场所需的幅值也不相同，所以需要采用两路信号输出来得到不同幅值的射频信号输出到第一离子阱和第二离子阱中。另一方面，实验研究及理论模拟仿真表明，两个分区的离子阱的射频囚禁场的相位差对离子梭动的效率存在影响。因此在汞离子微波频标运行过程中，当两个离子阱射频信号的相位发生变化时，会导致囚禁的离子数发生变化，不仅会影响钟跃迁谱线信号的信噪比，而且还会通过二级多普勒效应使钟跃迁谱线发生频移，从而影响汞离子微波频标的稳定度。因此在两个离子阱上产生两路合理幅值的射频囚禁场和并保证两路射频囚禁场的相位差恒定是汞离子微波频标中非常重要的环节，而现有技术中，并没有可以同时调整两个离子阱上的幅值合理的射频囚禁场和两路射频囚禁场相位差恒定的装置。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是针对目前离子阱囚禁场驱动电路输入到多极阱和四极阱的囚禁场信号的相差不可自动控制的问题，提供一种分区式线形离子阱射频囚禁场驱动装置，实现分区囚禁场的幅值相差可控制，可提高分区式离子阱的离子梭动效率，提高微波频标的信噪比。
[0005]本技术的上述目的通过以下技术手段实现：
[0006]一种分区式线形离子阱射频囚禁场驱动装置，包括控制模块，还包括信号发生模块、第一功放模块、第二功放模块、第一反馈电路、第二反馈电路、以及相位差检测模块，
[0007]控制模块与信号发生模块连接，信号发生模块的第一输出端与第一功放模块的输入端连接，信号发生模块的第二输出端和第二功放模块的输入端连接，第一功放模块的输出端输出的第一功放射频信号分别输入到第一离子阱和第一反馈电路，第二功放模块的输出端输出的第二功放射频信号分别输入到第二离子阱和第二反馈电路，第一反馈电路的输出端与相位差检测模块的第一输入端连接，第二反馈电路的输出端与相位差检测模块的第
二输入端连接，相位差检测模块的输出端与控制模块连接。
[0008]如上所述第一反馈电路和第二反馈电路均为分压比相同的电阻分压电路。
[0009]本技术相对于现有技术，具有以下有益效果：
[0010]实现分区囚禁场的相差的自动控制，可提高分区式离子阱的离子梭动效率，提高微波频标的信噪比。
附图说明
[0011]图1为本技术的结构示意图。
具体实施方式
[0012]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本技术，下面结合实施例对本技术作进一步的详细描述，应当理解此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。
[0013]一种分区式线形离子阱射频囚禁场驱动装置，包括控制模块、信号发生模块、第一功放模块、第二功放模块、第一反馈电路、第二反馈电路、以及相位差检测模块。
[0014]控制模块与信号发生模块连接，信号发生模块的第一输出端与第一功放模块的输入端连接，信号发生模块的第二输出端和第二功放模块的输入端连接，第一功放模块的输出端输出的第一功放射频信号分别输入到第一离子阱和第一反馈电路，第二功放模块的输出端输出的第二功放射频信号分别输入到第二离子阱和第二反馈电路，第一反馈电路的输出端与相位差检测模块的第一输入端连接，第二反馈电路的输出端与相位差检测模块的第二输入端连接，相位差检测模块的输出端与控制模块连接。
[0015]控制模块控制信号发生模块的第一输出端和第二输出端分别输出设定幅值和频率的第一DDS射频信号和第二DDS射频信号，第一DDS射频信号和第二DDS射频信号分别输入到第一功放模块和第二功放模块，第一功放模块和第二功放模块分别对第一DDS射频信号和第二DDS射频信号进行功率放大，并输出第一功放射频信号和第二功放射频信号，第一功放射频信号和第二功放射频信号分别输入到第一离子阱和第二离子阱形成第一射频囚禁场和第二射频囚禁场。第一功放射频信号和第二功放射频信号还分别输入由电阻分压电路构成的第一反馈电路和第二反馈电路，对高压的第一功放射频信号和第二功放射频信号进行降压而不改变相位，第一反馈电路和第二反馈电路分别输出第一反馈信号和第二反馈信号，相位差检测模块采集第一反馈电路的输出的第一反馈信号和第二反馈电路的输出的第二反馈信号的相位差电压，相位差电压通过运算放大电路得到电压经过ADC转化为对应数字信号输出。控制模块根据数字信号控制信号发生模块输出的第一DDS射频信号的相位(或者第二DDS射频信号的相位)，进而改变第一功放射频信号和第二功放射频信号的相位差。实现对分区式线形离子阱的囚禁场的相差的自动控制。
[0016]由于第一离子阱和第二离子阱的极杆与构造存在差异，且只有合适的射频囚禁场幅值才能使离子阱稳定的囚禁离子，因此第一离子阱和第二离子阱囚禁离子所需的射频信号幅度不同，控制模块通过控制信号发生模块，使得第一功放模块和第二功放模块输出的第一功放射频信号和第二功放射频信号的幅值满足对应的要求，且第一功放射频信号和第二功放射频信号的相位差满足对应的预设相位差值的要求，满足第一离子阱和第二离子阱
对于囚禁场不同幅值和相位的要求。
[0017]上位机可与所述的控制模块建立串口通信，上述预设相位差值可以通过上位机输入到控制模块中。
[0018]第一功放模块和第二功放模块的结构相同，均包括功率放大电路以及谐振线圈，功率放大电路对输入的DDS射频信号(第一DDS射频信号/第二DDS射频信号)进行放大后输出到谐振线圈中，经谐振线圈升压、谐振，生成功放射频信号(第一功放射频信号/第二功放射频信号)输入到对应的离子阱(第一离子阱/第二离子阱)。
[0019]在本实施例中，信号发生模块为多通道DDS芯片；
[0020]第一反馈电路和第二反馈电路通过串联电阻分压电路对信号降幅，两路的电阻分压比相同；
[0021]相位差检测模块包括依次连接的多通道ADC芯片、减法器、以及相位检测芯片AD8302，相位检测芯片检测第一反馈信号的相位和第二反馈信号的相位，减法器用于计算第一反馈信号和第二反馈信号的相位差，多通道ADC芯片将相位差转换为数字信号输入到控制模块。
[0022]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分区式线形离子阱射频囚禁场驱动装置，包括控制模块、其特征在于，还包括信号发生模块、第一功放模块、第二功放模块、第一反馈电路、第二反馈电路、以及相位差检测模块，控制模块与信号发生模块连接，信号发生模块的第一输出端与第一功放模块的输入端连接，信号发生模块的第二输出端和第二功放模块的输入端连接，第一功放模块的输出端输出的第一功放射频信号分别输入到第一离子阱和第一反馈电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘磊，陈义和，柳浩，刘炜超，颜碧波，刘格，王健，
申请(专利权)人：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，
类型：新型
国别省市：