【技术实现步骤摘要】
一种弱信号的数字锁定方法、系统、电子设备
[0001]本文件涉及微波频标领域，尤其涉及一种弱信号的数字锁定方法、系统、电子设备。
技术介绍
[0002]汞离子微波频标是一种新型频标，采用了不同于氢、铷、铯等传统原子频标的全新工作原理。其具有基本不受实物粒子和外场的扰动，运动效应小和量子态相干时间长等内在特点，谱线宽度极窄，各种频移很小。其中一个主要的原因是通过在离子阱施加静电场、磁场或者射频场，将工作离子囚禁于超高真空的离子阱中心，使离子完全孤立，处于“完全静止状态”，不受到外界的干扰，因此可大大提高汞离子微波频标的性能指标。
[0003]汞离子微波频标采用光谱灯对汞离子的超精细能级进行泵浦，在微波作用下高能级的原子跃迁至低能级，产生荧光信号，被探测系统采集。由于汞离子微波频标采用汞灯泵浦，因此其噪声是信号的几十倍，甚至可达百倍，用如此弱的信号完成晶振的频率锁定，会导致输出信号稳定度较差。因此，需要一种弱信号数字锁定方法。
技术实现思路
[0004]本说明书提供了一种弱信号的数字锁定方法，用以解决汞离...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种弱信号的数字锁定方法，用于实现汞离子微波频标设定频率的信号稳定输出，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S100，将所述汞离子微波频标的汞离子在离子阱内囚禁后，通过汞灯将所述汞离子从基态跃迁至激发态，并采集汞离子跃迁的荧光信号，作为第一信号；步骤S200，按照设定微波频率扫描范围，对汞离子进行不同频率的微波扫描，得到不同频率下的荧光信号，并结合所述第一信号进行拟合，得到汞离子的跃迁谱线；步骤S300，根据所述跃迁谱线，获取跃迁谱线中心两侧的半高宽处对应的频率，分别作为第一频率、第二频率；将微波在所述第一频率与所述第二频率之间跳频，并测量所述第一频率、所述第二频率对应的光子计数值，分别作为第一光子计数值、第二光子计数值；步骤S400，计算所述第一光子计数值、所述第二光子计数值之间的差值，作为第一偏差信号；测量中心频率的左侧的光子计数值，作为第三光子计数值；结合第三光子计数值，通过光漂移扣除算法扣除所述第一偏差信号中汞灯漂移引起的误差，得到第二偏差信号；步骤S500，基于所述第二偏差信号，计算所述汞离子微波频标的输出信号，即纠偏电压值；将所述纠偏电压值通过伺服电路叠加到高稳晶振的压控电压上，对所述高稳晶振的频率进行反馈调节，实现设定频率的信号稳定输出。2.根据权利要求1所述的弱信号的数字锁定方法，其特征在于，通过汞灯将所述汞离子从基态跃迁至激发态，其方法为：通过汞灯将所述汞离子从基态跃迁至激发态，并从激发态随机自发辐射至基态2S
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的F＝0态、F＝1态两个超精细能级；基态超精细能级F＝1态被抽空，汞离子落到2S
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的超精细能级F＝0态；施加频率为40.5GHz的微波，汞离子发生共振吸收，从超精细能级F＝0态跃迁到超精细能级F＝1态，使F＝1态离子数增加，重新被抽运到激发态；40.5GHz为基态2S
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的两个超精细能级之间的跃迁频率。3.根据权利要求1所述的弱信号的数字锁定方法，其特征在于，采集汞离子跃迁的荧光信号，其方法为：通过光电倍增管PMT配合收集光路，按照设定的积分时间，进行光子计数，进而得到汞离子跃迁的荧光信号。4.根据权利要求2所述的弱信号的数字锁定方法，其特征在于，所述汞离子的跃迁谱线，其构建方法为：基于步骤S200得到的不同频率下的荧光信号，结合所述跃迁频率及其对应的第一信号，进行洛伦兹拟合，得到汞离子的跃迁谱线。5.根据权利要求1所述的弱信号的数字锁定方法，其特征在于，根据所述跃迁谱线，获取跃迁谱线中心两侧的半高宽处对应的频率，其方法为：根据所述跃迁谱线，得到跃迁信号参数；所述跃迁信号参数包括跃迁信号的中心频率、线宽；基于所述跃迁信号参数，以及跃迁谱线中心两侧的半高宽的位置的光子计数值，计算得到跃迁谱线中心两侧的半高宽处对应的频率；其中，跃迁谱线中心两侧的半高宽的位置的光子计数...
【专利技术属性】
技术研发人员：王暖让，易航，薛潇博，张升康，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：
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