【技术实现步骤摘要】
本申请涉及时钟控制，具体而言，涉及一种分子时钟、分子时钟频率控制方法和电子设备。
技术介绍
1、高精度时钟是一种能够提供精确的、稳定的时间测量的设备，广泛应用于对时间精度要求高的科学研究、全球定位系统（gps）等导航系统、通信系统、金融交易以及科学实验等等领域。
2、目前，高精度时钟主要包括原子时钟和分子时钟，原子钟利用了电磁辐射与特定原子的激发态的相互作用来实现时间测量，通过激光穿透玻璃气室产生的吸收峰作为频率参考。而分子时钟利用的是极性气体分子在电磁场作用下量子化的旋转能级跃迁产生的电磁波分子旋转波谱来实现时间测量，分子时钟通过高频电磁波在气室中穿透极性气体的旋转波谱峰作为频率参考。
3、现有的原子时钟的实现方式是数字处理器和比例积分微分控制，这种实现方式的调制频率较低，此控制模式不适合分子时钟。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种分子时钟、分子时钟频率控制方法和电子设备，能够提高分子时钟的准确性。
2、第一方面，本专利技术提供一种分子时钟，包括：微波输出单元，用于输出谐波信号、检波信号和时钟信号；与所述微波输出单元连接的锁相放大模块，用于基于所述微波输出单元确定的n次所述谐波信号和所述检波信号，确定出n阶导数误差信号，其中，n为正整数；与所述锁相放大模块连接的反馈模块，用于基于所述n阶导数误差信号确定出控制信号，并将所述控制信号传输给所述微波输出单元，以调整所述微波输出单元输出的时钟信号。
3、通过上述实施方式，微波输出
4、可选的，所述微波输出单元包括发射模块，用于接收所述控制模块的控制，对微波信号的中心频率进行扫描，以输出检波信号。
5、可选的，所述发射模块包括锁相环电路和第一混频器；所述锁相环电路用于对分子时钟的参考时钟进行处理得到输出信号；所述第一混频器用于对所述锁相环电路的输出信号和中频输入信号进行混频处理，得到所述第一混频器的输出的微波信号，所述微波信号包括所述n次谐波信号，所述中频输入信号为采用指定方式合成的信号。
6、可选的，所述中频输入信号为频率可调制的信号，所述第一混频器还用于对所述锁相环电路的输出信号分别与n次调制得到的中频输入信号进行混频处理，得到所述第一混频器的输出的n次谐波信号。
7、可选的，所述微波输出单元包括接收模块，用于对接收到的微波信号进行检波得到检波信号。
8、可选的，所述接收模块包括：压控振荡器、第二混频器和包络检波器；所述压控振荡器的输出信号作为所述第二混频器的本振输入信号；所述接收模块接收到的微波信号作为所述第二混频器的射频输入信号；所述第二混频器对所述本振输入信号和所述射频输入信号进行混频处理后输出给所述包络检波器；所述包络检波器对接收到的信号进行检波输出，作为检波信号。
9、可选的，还包括：与所述发射模块连接的晶振系统，用于向所述发射模块输出晶振信号，所述发射模块还用于基于所述晶振信号；连接在所述发射模块与所述接收模块之间的分子气室，用于对所述发射模块的频率信号的特定频率的微波共振吸收，并将处理后的微波信号传输给所述接收模块。
10、可选的，所述锁相放大模块与所述发射模块连接，用于将所述发射模块输出的n次谐波信号作为参考信号，将所述检波信号作为输入信号，以对所述参考信号和所述输入信号进行处理得到n阶导数误差信号，并将所述n阶导数误差信号传输给所述反馈模块。
11、在上述的分子时钟中，通过将该发射模块设置成具有输出n次谐波信号的模块，可以使得后续的反馈控制和调制控制能够实现多阶信号的处理，从而可以更好地实现n阶导数的确定，进一步地可以实现高阶导数曲线测量，从而可以获得高阶色散误差信号，提高时钟长期频率稳定性。
12、可选的，所述锁相放大模块包括第三混频器和低通滤波器；所述第三混频器用于对所述参考信号和所述输入信号进行混频处理，得到中频信号；所述低通滤波器用于对所述中频信号进行处理，得到n阶导数误差信号。
13、可选的，所述锁相放大模块包括：第一放大器、第一滤波器、相敏检波器、第二滤波器、移相器和第二放大器；所述移相器用于对所述参考信号进行移相处理，并输入所述相敏检波器；所述第一放大器用于对所述输入信号进行放大处理，所述第一滤波器用于对所述放大后的输入信号进行滤波处理，并输入所述相敏检波器；所述相敏检波器用于接收所述第一滤波器滤波后的输入信号和所述移相器移相处理后的参考信号进行混频处理，得到中频信号；所述第二滤波器和所述第二放大器用于对所述中频信号进行处理，得到n阶导数误差信号。
14、可选的，所述第一滤波器为带通滤波器，用于对放大后的输入信号对除指定频段的信号之外的信号进行滤波处理，以输出所述指定频段的信号，并输入所述相敏检波器。
15、可选的，所述第二滤波器为低通滤波器，用于对所述中频信号进行滤波，以对高于指定截止频率的信号进行过滤，并将过滤后的信号输入所述第二放大器。
16、可选的，所述导数误差信号包括一阶色散误差信号和多阶色散误差信号；所述反馈模块包括：积分器、比例放大器和加法器；所述积分器用于对所述多阶色散误差信号进行积分计算；所述比例放大器用于对所述一阶色散误差信号进行放大处理；所述加法器用于基于所述多阶色散误差信号的处理结果和所述一阶色散误差信号的处理结果，得到控制信号。
17、在上述的分子时钟中，结合一阶色散误差信号的确定以及多阶色散误差信号的确定，可以实现短期频率稳定度由一阶色散误差信号决定，长期频率稳定度由三阶色散误差信号决定，从而可以更好地平衡分子时钟的时钟信号的长期频率和短期频率稳定的需求，也就可以进一步地提高时钟频率稳定度。
18、可选的，所述比例放大器配置有指定放大比例，所述比例放大器用于对所述一阶色散误差信号按照所述指定放大比例对所述一阶色散误差信号进行放大处理。
19、可选的，所述积分器被配置有指定积分参数，所述积分器用于基于所述指定积分参数对所述多阶色散误差信号进行积分处理。
20、可选的，所述加法器包括反相加法器和第二加法器；所述反相加法器基于所述多阶色散误差信号的处理结果和所述一阶色散误差信号的处理结果，得到中间信号；所述第二加法器用于基于一路直流偏置信号和所述中间信号，得到控制信号。
21、第二方面，本专利技术提供一种分子时钟频率控制方法，包括：通过微波输出单元输出检波信号和n次谐波信号；通过锁相放大模块对所述n次所述谐波信号和所述检波信号，确定出n阶导数误差信号，其中，n为正整数；通过反馈模块基于所述n阶导数误差信号确定出控制信号，并将所述控制信号传输给所述微波输出单元，以调整所述微波输出单元本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分子时钟，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的分子时钟，其特征在于，所述微波输出单元包括发射模块；
3.根据权利要求2所述的分子时钟，其特征在于，所述发射模块包括锁相环电路和第一混频器；
4.根据权利要求2所述的分子时钟，其特征在于，所述微波输出单元包括接收模块；
5.根据权利要求4所述的分子时钟，其特征在于，所述接收模块包括：压控振荡器、第二混频器和包络检波器；
6.根据权利要求4所述的分子时钟，其特征在于，还包括：
7.根据权利要求2所述的分子时钟，其特征在于，所述锁相放大模块与所述发射模块连接，用于将所述发射模块输出的N次谐波信号作为参考信号，将所述检波信号作为输入信号，以对所述参考信号和所述输入信号进行处理得到N阶导数误差信号，并将所述N阶导数误差信号传输给所述反馈模块。
8.根据权利要求7所述的分子时钟，其特征在于，所述锁相放大模块包括第三混频器和低通滤波器；
9.根据权利要求7所述的分子时钟，其特征在于，所述锁相放大模块包括：第一放大器、第一滤波器、相敏检波
10.根据权利要求9所述的分子时钟，其特征在于，所述第一滤波器为带通滤波器，用于对放大后的输入信号对除指定频段的信号之外的信号进行滤波处理，以输出所述指定频段的信号，并输入所述相敏检波器。
11.根据权利要求9所述的分子时钟，其特征在于，所述第二滤波器为低通滤波器，用于对所述中频信号进行滤波，以对高于指定截止频率的信号进行过滤，并将过滤后的信号输入所述第二放大器。
12.根据权利要求1所述的分子时钟，其特征在于，所述导数误差信号包括一阶色散误差信号和多阶色散误差信号；
13.根据权利要求12所述的分子时钟，其特征在于，所述比例放大器配置有指定放大比例，所述比例放大器用于对所述一阶色散误差信号按照所述指定放大比例对所述一阶色散误差信号进行放大处理。
14.根据权利要求12所述的分子时钟，其特征在于，所述积分器被配置有指定积分参数，所述积分器用于基于所述指定积分参数对所述多阶色散误差信号进行积分处理。
15.根据权利要求12所述的分子时钟，其特征在于，所述加法器包括反相加法器和第二加法器；
16.一种分子时钟频率控制方法，其特征在于，包括：
17.一种电子设备，其特征在于，包括：包括权利要求1-15任意一项所述的分子时钟。
...【技术特征摘要】
1.一种分子时钟，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的分子时钟，其特征在于，所述微波输出单元包括发射模块；
3.根据权利要求2所述的分子时钟，其特征在于，所述发射模块包括锁相环电路和第一混频器；
4.根据权利要求2所述的分子时钟，其特征在于，所述微波输出单元包括接收模块；
5.根据权利要求4所述的分子时钟，其特征在于，所述接收模块包括：压控振荡器、第二混频器和包络检波器；
6.根据权利要求4所述的分子时钟，其特征在于，还包括：
7.根据权利要求2所述的分子时钟，其特征在于，所述锁相放大模块与所述发射模块连接，用于将所述发射模块输出的n次谐波信号作为参考信号，将所述检波信号作为输入信号，以对所述参考信号和所述输入信号进行处理得到n阶导数误差信号，并将所述n阶导数误差信号传输给所述反馈模块。
8.根据权利要求7所述的分子时钟，其特征在于，所述锁相放大模块包括第三混频器和低通滤波器；
9.根据权利要求7所述的分子时钟，其特征在于，所述锁相放大模块包括：第一放大器、第一滤波器、相敏检波器、第二滤波器、移相器和第二放大器；
10.根据权利要求9所述的分子时钟，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾耿华，刘畅，林海川，吴峰，
申请(专利权)人：成都中微达信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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