本发明专利技术公开了一种减小原子频标的微波功率频移的装置，包括同步鉴相模块，用于对物理系统输出的光检测信号进行同步鉴相得到纠偏电压；电压采样模块，用于将光检测信号转换为光检测电压信号；光检信号反馈模块，用于计算检测电压采样模块发送的光检测电压信号的最大峰值和最小峰值的差值，并放大所述差值得到直流电压；差分放大模块，用于计算放大光检信号反馈模块发送的直流电压和同步鉴相模块发送的纠偏电压，并计算两者的差值得到量子纠偏信号，并将量子纠偏信号作用于压控晶体振荡器。本发明专利技术的减小原子频标的微波功率频移的装置能减小微波功率频移，从而提高铷原子频标的频率稳定度。本发明专利技术还公开了一种减小原子频标的微波功率频移的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及被动型铷原子频标领域，尤其涉及一种减小原子频标的微波功率频移的方法及其装置。
技术介绍
原子频标是一种具有优良稳定度和准确度的频率源，已广泛应用于卫星的定位、 导航和通信、仪器仪表以及天文等领域。而铷原子频标因其具有体积小、重量轻、功耗低、成本低等优势而成为目前应用最为广泛的原子频标。铷原子频标主要包括压控晶体振荡器、物理系统和电子线路。物理系统具体包括产生抽运光的光谱灯、存储铷原子的集成滤光共振泡、存储微波场的微波腔、产生平行于所述微波腔轴线的静磁场的C场线圈(即均勻磁场线圈)、检测光信号的光电池、将微波耦合进所述微波腔的耦合环以及防止静磁场穿透的磁屏。电子线路具体包括微波探询信号产生模块和同步鉴相模块。微波探询信号产生模块用于产生微波探询信号作用于物理系统，使物理系统输出光检测信号，并产生同步鉴相参考信号。同步鉴相模块用于根据同步鉴相参考信号，对物理系统输出的光检测信号进行同步鉴相得到纠偏电压。通常，物理系统中集成滤光共振泡的体积比较大，集成滤光共振泡中各部分原子所受到的C场是不均勻的。假设将集成滤光共振泡中原子分成两部分即第一原子部分和第二原子部分，由于这两部分的原子受到的C场不同，它们的原子基态跃迁中心频率也有所不同，第一原子部分具有第一跃迁谱线，第二原子部分具有第二跃迁谱线，因此，实际观察到的共振谱线是第一跃迁谱线和第二跃迁谱线的叠加，叠加后的谱线中心频率不但依赖于第一跃迁谱线和第二跃迁谱线本身的中心频率，而且还依赖于第一跃迁谱线和第二跃迁谱线的相对强度。当输送至物理系统的微波探询信号的功率即微波功率发生变化时，第一跃迁谱线和第二跃迁谱线相对变化量就不一致，因而，导致叠加后的谱线中心频率发生变化， 从而造成微波功率频移，进而影响原子频标的频率稳定度。另外，经试验得出微波功率与原子频标输出的频率和光检测信号均成正比关系，因此，微波功率的变大会导致原子频标输出的频率升高，产生误差纠偏。因此，有必要提供一种减小原子频标的微波功率频移的方法来克服上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种减小原子频标的微波功率频移的方法及其装置，能减小微波功率频移，从而提高铷原子频标的频率稳定度。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种减小原子频标的微波功率频移的装置，包括同步鉴相模块，用于根据同步鉴相参考信号，对物理系统输出的光检测信号进行同步鉴相得到纠偏电压；电压采样模块，用于将物理系统输出的光检测信号转换为光检测电压信号；光检信号反馈模块，用于检测电压采样模块发送的光检测电压信号的最大峰值和最小峰值，计算最大峰值和最小峰值的差值，并放大所述差值得到直流电压；以及差分放大模块，用于放大光检信号反馈模块发送的直流电压和同步鉴相模块发送的纠偏电压，计算放大后两者的差值得到量子纠偏信号，并将量子纠偏信号作用于压控晶体振荡器。较佳地，所述光检信号反馈模块包括最大峰值检测单元，用于检测电压采样模块发送的电压信号的最大峰值；用于检测电压采样模块发送的电压信号的最小峰值；以及比较单元，用于计算最大峰值和最小峰值的差值，放大所述差值得到直流电压。较佳地，所述最大峰值检测单元包括第一比较器、第一二极管、第二二极管、第一反馈电阻、第一电容、第一放电电阻和第一电压跟随器，第一比较器的同相输入端与电压采样模块的输出端连接，第一比较器的反相输入端通过第一反馈电阻与第一电压跟随器的输出端连接，第一比较器的输出端与第一二极管的负极和第二二极管的正极连接，第一二极管的正极连接在第一比较器的反相输入端和第一反馈电阻之间，第二二极管的负极与第一电压跟随器的同相输入端连接，第一电压跟随器的同相输入端还通过第一电容接地，第一放电电阻与第一电容并联，第一电压跟随器的反相输入端与输出端连接，第一电压跟随器的输出端与比较单元连接。较佳地，所述最小峰值检测单元包括反相器、第二比较器、第三二极管、第四二极管、第二反馈电阻、第二电容、第二放电电阻和第二电压跟随器，反相器的同相输入端通过接地电阻接地，反相器的反相输入端通过第一连接电阻接收负幅度直流电平且通过第二连接电阻与电压采样模块的输出端连接，反相器的输出端通过第三反馈电阻与反相输入端连接，第二比较器的反相输入端通过第二反馈电阻与第二电压跟随器的输出端连接，第二比较器的输出端与第三二极管的负极和第四二极管的正极连接，第三二极管的正极连接在第二比较器的反相输入端和第二反馈电阻之间，第四二极管的负极与第二电压跟随器的同相输入端连接，第二电压跟随器的同相输入端还通过第二电容接地，第二放电电阻与第二电容并联，第二电压跟随器的反相输入端与输出端连接，第二电压跟随器的输出端与比较单元连接。较佳地，所述比较单元包括比较电阻、第四反馈电阻、第一分压电阻、第二分压电阻和比较放大器，比较放大器的同相输入端依次通过第一分压电阻和第二分压电阻接地， 最小峰值检测单元的第二电压跟随器的输出端连接在第一分压电阻和第二分压电阻之间， 比较放大器的反相输入端通过比较电阻与最大峰值检测单元的第一电压跟随器的输出端连接，比较放大器的输出端通过第四反馈电阻与第一电压跟随器的输出端连接。相应地，本专利技术还提供一种减小原子频标的微波功率频移的方法，包括(1)将物理系统输出的光检测信号转换为光检测电压信号；( 检测所述光检测电压信号的最大峰值和最小峰值，计算最大峰值和最小峰值的差值得到直流电压；C3)放大所述直流电压和经过同步鉴相得到的纠偏电压值，并计算放大后两者的差值得到量子纠偏信号作用于压控晶体振荡器。与现有技术相比，本专利技术通过获取光检测信号的最大峰值和最小峰值的差值，并将同步鉴相后得到的纠偏电压和所述差值之差作为量子纠偏信号作用于压控晶体振荡器， 当光检测信号因微波功率的增大而增大时，作用于压控晶体振荡器的量子纠偏信号却随之减小，从而使得压控晶体振荡器的输出频率降低，因而，减小了微波功率频移即减小了微波功率对压控晶体振荡器的影响，进而，增加了原子频标的频率稳定度。通过以下的描述并结合附图，本专利技术将变得更加清晰，这些附图用于解释本专利技术的实施例。 附图说明图1为本专利技术减小原子频标的微波功率频移的装置的结构框图。图2为采用本专利技术减小原子频标的微波功率频移的装置的铷原子频标的结构示意图。图3为图1所示光检信号反馈模块的电路图。图4为图3所示光检信号反馈模块检测得到的最大峰值和最小峰值的波形图。图5为本专利技术减小原子频标的微波功率频移的方法的流程图。具体实施例方式现在参考附图描述本专利技术的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如图2所示，使用本专利技术减小原子频标的微波功率频移的铷原子频标包括本专利技术减小原子频标的微波功率频移的装置、物理系统20、微波探询信号产生模块30和压控晶体振荡器40。其中，如图1所示，本专利技术减小原子频标的微波功率频移的装置包括同步鉴相模块10、电压采样模块11、光检信号反馈模块12和差分放大模块13。微波探询信号产生模块30用于产生微波探询信号作用于物理系统20，使物理系统20输出光检测信号I，并产生同步鉴相参考信号f0。同步鉴相模块10用于根据同步鉴相参考信号f0，对物理系统20 输出的光检测信号I进行同步鉴相得到纠偏电压V0。电压采样模块11用于将物理系统20 输出的光检测信号I转换为光检测电压信号Vi。光检信号本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种减小原子频标的微波功率频移的装置，包括：同步鉴相模块，用于根据同步鉴相参考信号，对物理系统输出的光检测信号进行同步鉴相得到纠偏电压；电压采样模块，用于将物理系统输出的光检测信号转换为光检测电压信号；其特征在于，还包括：光检信号反馈模块，用于检测电压采样模块发送的光检测电压信号的最大峰值和最小峰值，计算最大峰值和最小峰值的差值，并放大所述差值得到直流电压；以及差分放大模块，用于放大光检信号反馈模块发送的直流电压和同步鉴相模块发送的纠偏电压，计算放大后两者的差值得到量子纠偏信号，并将量子纠偏信号作用于压控晶体振荡器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：雷海东，钱同惠，侯群，秦工，刘晓东，李建民，黄红，詹志明，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：83
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。