專利名稱：改進(jìn)的被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)伺服控制方法和伺服控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)領(lǐng)域技術(shù)，具體涉及一種被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)伺服、綜合電路小型化及為解決脫鎖問題而改進(jìn)伺服功能的方法。
背景技術(shù)：
被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)中，物理系統(tǒng)是整個(gè)原子頻標(biāo)的核心部件，它提供一個(gè)頻率穩(wěn)定、線寬較窄的原子共振吸收線。經(jīng)綜合調(diào)制后，電子線路產(chǎn)生的源于石英晶體振蕩器的帶調(diào)制的微波探詢信號(hào)作用于物理系統(tǒng)，經(jīng)量子鑒頻后，通過伺服電路對(duì)量子鑒頻信息的處理，最終將本振的輸出頻率鎖定在銣原子的基態(tài)超精細(xì)O-O躍遷中心頻率上?，F(xiàn)有大多數(shù)伺服電路根據(jù)綜合提供的同步鑒相信號(hào)對(duì)量子鑒頻信號(hào)進(jìn)行同步鑒相，并根據(jù)鑒相結(jié)果信息采用獨(dú)立的D/A壓控本振的方式來實(shí)現(xiàn)整機(jī)的閉環(huán)鎖定，最終通過本振輸出穩(wěn)定度較高的頻率信號(hào)。當(dāng)微波探詢信號(hào)位于原子吸收線寬范圍內(nèi)時(shí)，這樣的方式是較理想的，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于具體所選的本振類型以及溫度系數(shù)不同，在銣原子頻標(biāo)故障更換本振時(shí)，以及在不同的環(huán)境下每次上電時(shí)，本振本身每次輸出的頻率并不是固定不變的，這樣有時(shí)會(huì)導(dǎo)致電子線路預(yù)置的微波探詢信號(hào)的頻率離原子共振吸收峰的峰值頻率較遠(yuǎn)，使現(xiàn)有伺服電路實(shí)現(xiàn)整機(jī)閉環(huán)鎖定的時(shí)間變長(zhǎng)，甚至可能會(huì)使原子頻標(biāo)整機(jī)無法正常實(shí)現(xiàn)閉環(huán)鎖定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種小型化的改進(jìn)的被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)伺服控制方法和伺服控制電路，以解決上述問題。
本發(fā)明方法的技術(shù)方案為改進(jìn)的被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)伺服控制方法，它是壓控石英晶體振蕩器VCXO輸出的頻率信號(hào)經(jīng)隔放處理后其中一路送至射頻倍頻單元，進(jìn)行信號(hào)倍頻處理，將得到的射頻信號(hào)送至微波倍、混頻單元以及綜合伺服模塊；隔放的另一路信號(hào)送至綜合、伺服模塊；經(jīng)綜合、伺服模塊中的綜合信號(hào)處理單元得到的調(diào)制信號(hào)送至微波倍、混頻單元；在微波倍、混頻單元中，對(duì)射頻信號(hào)及綜合調(diào)制信號(hào)再分別作信號(hào)倍頻及混頻處理，最終得到微波探詢信號(hào)作用于物理系統(tǒng)，經(jīng)物理系統(tǒng)對(duì)微波探詢信號(hào)的量子鑒頻處理后，將量子鑒頻信號(hào)再反饋給綜合、伺服模塊，通過同步鑒相處理后，根據(jù)具體的量子糾偏信息來修改綜合調(diào)制信號(hào)的頻率值，最終實(shí)現(xiàn)整機(jī)的閉環(huán)鎖定；所述具體的量子糾偏信息是綜合、伺服模塊根據(jù)4倍頻調(diào)制信號(hào)對(duì)量子鑒頻信號(hào)進(jìn)行采集處理，判斷此時(shí)刻微波探詢信號(hào)的頻率處于原子吸收線寬的鎖定范圍之內(nèi)還是處于脫鎖狀態(tài)，得到量子糾偏信息。
本發(fā)明伺服電路為改進(jìn)的被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)伺服控制電路，包括處理器，數(shù)字頻率合成器DDS1、數(shù)字頻率合成器DDS2和數(shù)字頻率合成器DDS3；處理器接收來自于物理系統(tǒng)的量子頻率信號(hào)、來自于經(jīng)隔放處理后的頻率信號(hào)，處理器分別產(chǎn)生三路相位關(guān)系可調(diào)整的方波信號(hào)，其中一路鍵控調(diào)頻信號(hào)送至數(shù)字頻率合成器DDS1的FSK鍵控調(diào)頻輸入端口、一路同步鑒相參考信號(hào)用作同步鑒相、一路4倍頻調(diào)制信號(hào)用作鎖定檢；經(jīng)射頻倍頻得到的頻率信號(hào)送至DDS1的外部時(shí)鐘基準(zhǔn)輸入端，用作DDS1工作時(shí)的參考時(shí)，DDS1產(chǎn)生原子頻標(biāo)綜合環(huán)節(jié)中所需的調(diào)制信號(hào)輸出；經(jīng)射頻倍頻得到的頻率信號(hào)送至DDS2的外部時(shí)鐘基準(zhǔn)輸入端，用作DDS2工作時(shí)的參考時(shí)，接收來自處理器的分頻數(shù)值信號(hào)，產(chǎn)生不帶調(diào)制的頻率信號(hào)輸出；DDS2產(chǎn)生不帶調(diào)制的頻率信號(hào)送入DDS3的外部時(shí)鐘基準(zhǔn)輸入端，用作DDS3工作時(shí)的參考時(shí)鐘；處理器根據(jù)串行時(shí)序通訊，將相應(yīng)的整機(jī)頻率輸出數(shù)值傳遞給DDS3，從而得到原子頻標(biāo)整機(jī)頻率信號(hào)輸出。
本發(fā)明采用數(shù)字化DDS與處理器芯片，將原子頻標(biāo)伺服環(huán)節(jié)與綜合環(huán)節(jié)有機(jī)的綜合起來，以一種小型化的結(jié)構(gòu)改進(jìn)現(xiàn)有電路的功能，實(shí)現(xiàn)整機(jī)的閉環(huán)鎖定。


圖1被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)伺服控制原理示意圖。
圖2綜合、伺服模塊電路示意圖。
圖3鎖定檢測(cè)原理圖。
圖4鎖定檢測(cè)程序流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，，被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)系統(tǒng)包括原子頻標(biāo)壓控晶體振蕩器VCXD，隔離放大電路，倍頻電路，微波倍混頻器；微波倍混頻器輸出的微波探尋信號(hào)到物理系統(tǒng)中，物理系統(tǒng)包括光譜燈1、集成濾光共振泡2、微波腔3、C場(chǎng)4、磁屏5、光電池6、耦合環(huán)7，恒流源，溫度控制器，和恒溫器。微波倍混頻器輸出的微波探尋信號(hào)到物理系統(tǒng)中，物理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)量子系統(tǒng)鑒頻的輸出信號(hào)經(jīng)光檢放大和方波整形通過伺服電路將本振的輸出頻率鎖定在銣原子的基態(tài)超精細(xì)O-O躍遷頻率上量子。
壓控石英晶體振蕩器(VCXO)輸出的10MHz頻率信號(hào)經(jīng)隔放處理后其中一路送至射頻倍頻單元，進(jìn)行×16次信號(hào)倍頻處理，將得到的160MHz射頻信號(hào)送至微波倍、混頻單元以及綜合、伺服模塊。隔放的另一路10MHz信號(hào)送至綜合、伺服模塊。經(jīng)綜合、伺服模塊中的綜合信號(hào)處理單元得到45.3125MHz±Δf調(diào)制信號(hào)并送至微波倍、混頻單元。在微波倍、混頻單元中，對(duì)160MHz射頻信號(hào)及45.3125MHz±Δf綜合調(diào)制信號(hào)再分別作×43次信號(hào)倍頻及混頻處理，最終得到(160MHz×43)-45.3125MHz±Δf＝6834.6875MHz±Δf微波探詢信號(hào)作用于物理系統(tǒng)，經(jīng)物理系統(tǒng)對(duì)微波探詢信號(hào)的量子鑒頻處理后，將量子鑒頻信號(hào)再反饋給綜合、伺服模塊，通過同步鑒相處理后，根據(jù)具體的量子糾偏信息來修改綜合調(diào)制信號(hào)的頻率值，最終實(shí)現(xiàn)整機(jī)的閉環(huán)鎖定。
如圖2所示，經(jīng)隔放處理后的10MHz頻率信號(hào)送至處理器的外部時(shí)鐘輸入端(XTAL)，作為處理器工作時(shí)的時(shí)鐘參考。處理器分別產(chǎn)生三路相位關(guān)系可調(diào)整的方波信號(hào)，其中一路79Hz鍵控調(diào)頻信號(hào)送至DDS1的FSK鍵控調(diào)頻輸入端口、一路79Hz同步鑒相參考信號(hào)用作同步鑒相、一路4倍頻調(diào)制信號(hào)用作鎖定檢測(cè)。經(jīng)射頻倍頻得到的160MHz頻率信號(hào)送至DDS1的外部時(shí)鐘基準(zhǔn)輸入端(RefClk)，用作DDS1工作時(shí)的參考時(shí)鐘。通過處理器與DDS1間的串行時(shí)序通訊，DDS1根據(jù)FSK端處理器送來的79Hz鍵控調(diào)頻方波信號(hào)的高、低電平狀態(tài)分別選取內(nèi)部48位頻率控制寄存器(F1、F0)中處理器輸入的綜合調(diào)制分頻數(shù)值預(yù)置頻率作為輸出，從而產(chǎn)生原子頻標(biāo)綜合環(huán)節(jié)中所需的45.3125MHz±Δf調(diào)制信號(hào)輸出。預(yù)置的兩個(gè)頻率控制寄存器F1、F0中的頻率差值Δf則決定了微波探詢信號(hào)調(diào)制深度的大小。與處理器控制DDS1產(chǎn)生綜合調(diào)制信號(hào)的原理類似，處理器通過串行通訊時(shí)序，將同樣的分頻數(shù)值傳遞給DDS2，產(chǎn)生不帶調(diào)制的45.3125MHz頻率信號(hào)輸出。將DDS2得到的45.3125MHz頻率信號(hào)送入DDS3的外部時(shí)鐘基準(zhǔn)輸入端(RefClk)，用作DDS3工作時(shí)的參考時(shí)鐘。處理器根據(jù)串行時(shí)序通訊，將相應(yīng)的整機(jī)頻率輸出數(shù)值傳遞給DDS3，從而得到原子頻標(biāo)整機(jī)頻率信號(hào)輸出。
由于DDS1及DDS2的外部參考時(shí)鐘信號(hào)頻率為160MHz，而綜合調(diào)制產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)為45.3125MHz，故對(duì)DDS1、DDS2編程時(shí)不使用其內(nèi)部的PLL倍頻模塊，這樣可以提高輸入輸出信噪比。處理器對(duì)DDS1、DDS2分頻數(shù)值輸入編程時(shí)，按照公式(1)進(jìn)行設(shè)置D=ff0×248---(1)]]>式中f0為DDS外部參考時(shí)鐘信號(hào)的頻率(如160MHz)，f為預(yù)置在內(nèi)部48位頻率控制寄存器F1或F0中的信號(hào)頻率(如45.3125MHz)，D即為處理器對(duì)DDS輸入的具體綜合調(diào)制分頻數(shù)值，以f＝45.3125MHz，f0＝160MHz為例，對(duì)應(yīng)的數(shù)值D為(45.3125MHz/160MHz)×248。將所得到的十進(jìn)制值轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制對(duì)應(yīng)48bits的頻率控制寄存器的值。根據(jù)相應(yīng)的串行通訊時(shí)序，通過處理器將相應(yīng)的48bits值寫入DDS緩沖區(qū)后，在DDS的輸出引腳端將會(huì)產(chǎn)生頻率為45.3125MHz的綜合調(diào)制信號(hào)輸出。
將DDS2產(chǎn)生的45.3125MHz頻率信號(hào)送入DDS3的外部時(shí)鐘參考端，用作DDS3工作時(shí)用參考時(shí)基。處理器根據(jù)公式(1)將原子頻標(biāo)預(yù)置的10MHz整機(jī)輸出頻率值以二進(jìn)制bit的方式通過串行通訊時(shí)序送入DDS3的緩沖區(qū)，使其在輸出端產(chǎn)生相應(yīng)的整機(jī)頻率信號(hào)輸出。由于DDS3的外部參考時(shí)基采用DDS2產(chǎn)生的綜合調(diào)制頻率信號(hào)，故在本方案中，當(dāng)伺服環(huán)路得到相應(yīng)的量子糾偏信息后，會(huì)修改相應(yīng)的DDS2的綜合調(diào)制信號(hào)的頻率，這樣亦會(huì)引起DDS3整機(jī)輸出信號(hào)的頻率發(fā)生變化，即替代了傳統(tǒng)的通過D/A壓控晶振的方式來改變本振的輸出頻率值。值得注意的是，對(duì)于整機(jī)輸出頻率信號(hào)采用了直接數(shù)字合成的方式，使得原子頻標(biāo)在一定應(yīng)用范圍內(nèi)充當(dāng)了一個(gè)穩(wěn)定度較高的綜合器角色。用戶可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的要求，通過圖2中用戶輸入端口，方便地修改DDS3的整機(jī)輸出信號(hào)的頻率值。
帶調(diào)制的微波探詢信號(hào)經(jīng)過物理系統(tǒng)的量子鑒頻處理后得到的量子鑒頻信號(hào)送至處理器，處理器根據(jù)4倍頻調(diào)制信號(hào)(79Hz×4)對(duì)量子鑒頻信號(hào)進(jìn)行采集處理，判定此時(shí)刻所加的微波探詢信號(hào)的頻率與原子躍遷中心頻率的關(guān)系，即判斷此時(shí)刻微波探詢信號(hào)的頻率處于原子吸收線寬的鎖定范圍之內(nèi)還是處于脫鎖狀態(tài)，具體的判定依據(jù)如圖3所示。
它分為四種情況1、微波探詢信號(hào)的頻率大于(小于)原子躍遷中心頻率且在原子吸收線寬范圍之內(nèi)時(shí)，即f＞fo(f＜fo)，經(jīng)量子鑒頻、光檢放大、方波整后得到的信號(hào)頻率均與原來處理器產(chǎn)生的送至DDS1鍵控調(diào)頻輸入端FSK的79Hz調(diào)制信號(hào)的頻率一致，只是由于原子馳豫時(shí)間及環(huán)路響應(yīng)時(shí)間延時(shí)而存在相位上的差異，此時(shí)原子頻標(biāo)處于未鎖定狀態(tài)，出現(xiàn)圖3中所示的未鎖定信號(hào)1及未鎖定信號(hào)2；2、微波探詢信號(hào)的頻率等于原子躍遷中心頻率時(shí)，即f＝fo，方波整形后得到的信號(hào)頻率是原調(diào)制信號(hào)的2倍，此時(shí)原子頻標(biāo)處于鎖定狀態(tài)，出現(xiàn)圖3所示的鎖定信號(hào)；3、微波探詢信號(hào)的頻率大大遠(yuǎn)離原子躍遷中心頻率時(shí)，即f未進(jìn)入有效的量子鑒頻吸收帶寬范圍之內(nèi)，經(jīng)處理后得到的信號(hào)將是一個(gè)持續(xù)的電平，此時(shí)原子頻標(biāo)處于脫鎖狀態(tài)；4、另一種特殊的情況就是，在原子頻標(biāo)整機(jī)剛上電時(shí)(包含整機(jī)完全冷態(tài)上電與整機(jī)熱態(tài)重新啟動(dòng)上電)，光譜燈有一個(gè)張馳振蕩的過程，此時(shí)從量子系統(tǒng)鑒頻輸出端會(huì)檢測(cè)到高頻無規(guī)律的信號(hào)波形，直至光譜燈進(jìn)入正常工作狀態(tài)，而整個(gè)張弛振蕩過程持續(xù)的時(shí)間由具體的整機(jī)冷態(tài)或熱態(tài)決定。對(duì)于這四種情況，采用4倍頻調(diào)制信號(hào)的采樣時(shí)序的連續(xù)4個(gè)上升沿作為觸發(fā)脈沖，分別對(duì)量子鑒頻后的信號(hào)進(jìn)行電平采樣，并分別記錄為D1、D2、D3、D4。對(duì)于第一種情況，記錄的4個(gè)電平中有3個(gè)低電平，1個(gè)高電平；對(duì)于第二種情況，記錄的電平有關(guān)系式D1＝D3并且D2＝D4；對(duì)于第三種情況，記錄的電平有關(guān)系式D1＝D2＝D3＝D4；對(duì)于第四種情況，由于此時(shí)刻光譜燈處于張弛振蕩過程，量子鑒頻處的信號(hào)高頻無規(guī)律，多組連續(xù)4個(gè)采樣時(shí)序上升沿采樣得到的數(shù)據(jù)中有可能會(huì)出現(xiàn)第一種情況或第二種情況或第三種情況，故無法通過采樣電平進(jìn)行判斷，解決的方法是由于在此環(huán)節(jié)中，所要判斷的是原子頻標(biāo)是否處于鎖定狀態(tài)，第四種情況明顯說明原子頻標(biāo)并未處于鎖定，在綜合調(diào)制信號(hào)部分，采用的調(diào)制信號(hào)是一個(gè)低頻信號(hào)，具體方案中取79Hz，在以連續(xù)4個(gè)上升沿觸發(fā)的4倍頻調(diào)制信號(hào)頻率的采樣時(shí)序中，可以設(shè)置多于一組(連續(xù)4個(gè)上升沿觸發(fā)為一組)采樣的判斷方式，對(duì)多組采樣得到的電平分別作原子頻標(biāo)鎖定狀態(tài)判斷，并對(duì)多組判斷做與運(yùn)算，得到最終的鎖定狀態(tài)判斷結(jié)果，這樣就能夠很好的解決第四種情況帶來的問題。其流程如圖4所示。
處理器根據(jù)4倍頻調(diào)制信號(hào)對(duì)量子鑒頻信號(hào)進(jìn)行采集處理判定鎖定狀態(tài)后，假如得到情況1和情況2的判斷結(jié)果，則通過79Hz同步鑒相參考信號(hào)與量子鑒頻信號(hào)作同步鑒相處理，判定微波探詢信號(hào)的頻率與原子躍遷中心頻率的關(guān)系，并得到量子糾偏信息，通過小數(shù)值改變DDS1輸出的綜合調(diào)制信號(hào)頻率來最終實(shí)現(xiàn)原子頻標(biāo)的閉環(huán)鎖定。假如得到情況3的判斷結(jié)果，則說明此時(shí)刻微波探詢信號(hào)的頻率已經(jīng)遠(yuǎn)離原子躍遷中心頻率，即原子頻標(biāo)已經(jīng)無法正常輸出穩(wěn)定的頻率信號(hào)，此時(shí)刻通過大數(shù)值改變DDS1輸出的綜合調(diào)制信號(hào)頻率，達(dá)到大范圍的頻率拉偏目的。DDS1具體的分頻數(shù)值改變多少是以原子頻標(biāo)整機(jī)輸出信號(hào)的頻率穩(wěn)定度為依據(jù)的。對(duì)于在某一固定采樣時(shí)間T(秒)內(nèi)，以整個(gè)原子頻標(biāo)的輸出信號(hào)(DDS3輸出)的頻率穩(wěn)定度為1×10-12來說，則DDS3輸出頻率信號(hào)的頻率絕對(duì)變化值為ΔfDDS3＝10MHz×(1×10-12)＝10-5Hz，對(duì)于固定的用戶預(yù)置的整機(jī)輸出頻率數(shù)值D，通過公式(1)可以方便地列出計(jì)算DDS3環(huán)節(jié)中相應(yīng)的外部時(shí)鐘參考信號(hào)頻率f變化的計(jì)算公式10745.3125×106×248=107±10-5f×248]]>可以求得相應(yīng)的f＝45.3125MHz±4.5×10-5。對(duì)于DDS1及DDS2來說，外部參考時(shí)鐘選用160MHz，則其可控的最小的頻率輸出變化為160MHz/248≈5.7×10-7，對(duì)于上述4.5×10-5綜合調(diào)制信號(hào)頻率的變化是可以滿足的。
由于被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)的線寬通常在1KHz范圍，當(dāng)整機(jī)處于脫鎖狀態(tài)時(shí)，微波探詢信號(hào)的頻率距離原子躍遷中心的頻率要大于1KHz，在某種故障狀態(tài)時(shí)甚至?xí)_(dá)到MHz量級(jí)，在脫鎖狀態(tài)下，伺服系統(tǒng)需要大范圍的拉偏微波探詢信號(hào)的頻率，即大范圍的改變DDS1及DDS2輸出的綜合調(diào)制信號(hào)的頻率值。具體的調(diào)整級(jí)別范圍為102Hz、103Hz、104Hz、105Hz、106Hz等，通過處理器根據(jù)調(diào)整級(jí)別范圍中從小至大的原則依次改變DDS1及DDS2的輸出信號(hào)頻率，每調(diào)整一次輸出頻率就檢測(cè)此時(shí)刻原子頻標(biāo)所處的狀態(tài)，直至出現(xiàn)如圖3所示的情況1或情況2才進(jìn)入正常狀態(tài)下的小數(shù)值頻率糾偏，當(dāng)實(shí)現(xiàn)整機(jī)的閉環(huán)鎖定后，需要通過處理器同時(shí)更改DDS3的整機(jī)輸出頻率數(shù)值，從而達(dá)到用戶預(yù)置的輸出信號(hào)頻率。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)伺服控制方法，它是壓控石英晶體振蕩器VCXO輸出的頻率信號(hào)經(jīng)隔放處理后其中一路送至射頻倍頻單元，進(jìn)行信號(hào)倍頻處理，將得到的射頻信號(hào)送至微波倍、混頻單元以及綜合伺服模塊；隔放的另一路信號(hào)送至綜合、伺服模塊；經(jīng)綜合、伺服模塊中的綜合信號(hào)處理單元得到的調(diào)制信號(hào)送至微波倍、混頻單元；在微波倍、混頻單元中，對(duì)射頻信號(hào)及綜合調(diào)制信號(hào)再分別作信號(hào)倍頻及混頻處理，最終得到微波探詢信號(hào)作用于物理系統(tǒng)，經(jīng)物理系統(tǒng)對(duì)微波探詢信號(hào)的量子鑒頻處理后，將量子鑒頻信號(hào)再反饋給綜合、伺服模塊，通過同步鑒相處理后，根據(jù)具體的量子糾偏信息來修改綜合調(diào)制信號(hào)的頻率值，最終實(shí)現(xiàn)整機(jī)的閉環(huán)鎖定；所述具體的量子糾偏信息是綜合、伺服模塊根據(jù)4倍頻調(diào)制信號(hào)對(duì)量子鑒頻信號(hào)進(jìn)行采集處理，判斷此時(shí)刻微波探詢信號(hào)的頻率處于原子吸收線寬的鎖定范圍之內(nèi)還是處于脫鎖狀態(tài)，得到量子糾偏信息。
2.如權(quán)利要求1所述改進(jìn)的被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)伺服控制方法，其特征是所述綜合、伺服模塊包括處理器，數(shù)字頻率合成器DDS1、數(shù)字頻率合成器DDS2和數(shù)字頻率合成器DDS3；處理器接收來自于物理系統(tǒng)的量子頻率信號(hào)、來自于經(jīng)隔放處理后的頻率信號(hào)，處理器分別產(chǎn)生三路相位關(guān)系可調(diào)整的方波信號(hào)，其中一路鍵控調(diào)頻信號(hào)送至數(shù)字頻率合成器DDS1的FSK鍵控調(diào)頻輸入端口、一路同步鑒相參考信號(hào)用作同步鑒相、一路4倍頻調(diào)制信號(hào)用作鎖定檢；經(jīng)射頻倍頻得到的頻率信號(hào)送至DDS1的外部時(shí)鐘基準(zhǔn)輸入端，用作DDS1工作時(shí)的參考時(shí)，DDS1產(chǎn)生原子頻標(biāo)綜合環(huán)節(jié)中所需的調(diào)制信號(hào)輸出；經(jīng)射頻倍頻得到的頻率信號(hào)送至DDS2的外部時(shí)鐘基準(zhǔn)輸入端，用作DDS2工作時(shí)的參考時(shí)，接收來自處理器的分頻數(shù)值信號(hào)，產(chǎn)生不帶調(diào)制的頻率信號(hào)輸出；DDS2產(chǎn)生不帶調(diào)制的頻率信號(hào)送入DDS3的外部時(shí)鐘基準(zhǔn)輸入端，用作DDS3工作時(shí)的參考時(shí)鐘；處理器根據(jù)串行時(shí)序通訊，將相應(yīng)的整機(jī)頻率輸出數(shù)值傳遞給DDS3，從而得到原子頻標(biāo)整機(jī)頻率信號(hào)輸出。
3.如權(quán)利要求1所述改進(jìn)的被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)伺服控制方法，其特征是所述4倍頻調(diào)制信號(hào)對(duì)量子鑒頻信號(hào)進(jìn)行采集處理是4倍頻調(diào)制信號(hào)的采樣時(shí)序的連續(xù)4個(gè)上升沿作為觸發(fā)脈沖，分別對(duì)量子鑒頻后的信號(hào)進(jìn)行電平采樣，并分別記錄為D1、D2、D3、D4，依據(jù)所記錄的四種采樣電平高低不同判斷原子頻標(biāo)是否處于鎖定狀態(tài)和脫鎖狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述改進(jìn)的被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)伺服控制方法，其特征是壓控石英晶體振蕩器輸出頻率為10MHz；經(jīng)綜合、伺服模塊中的綜合信號(hào)處理單元得到的調(diào)制信號(hào)為45.3125MHz±Δf；微波探詢信號(hào)為(160MHz×43)-45.3125MHz±Δf＝6834.6875MHz±Δf。
5.一種改進(jìn)的被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)伺服控制電路，包括處理器，數(shù)字頻率合成器DDS1、數(shù)字頻率合成器DDS2和數(shù)字頻率合成器DDS3；處理器接收來自于物理系統(tǒng)的量子頻率信號(hào)、來自于經(jīng)隔放處理后的頻率信號(hào)，處理器分別產(chǎn)生三路相位關(guān)系可調(diào)整的方波信號(hào)，其中一路鍵控調(diào)頻信號(hào)送至數(shù)字頻率合成器DDS1的FSK鍵控調(diào)頻輸入端口、一路同步鑒相參考信號(hào)用作同步鑒相、一路4倍頻調(diào)制信號(hào)用作鎖定檢；經(jīng)射頻倍頻得到的頻率信號(hào)送至DDS1的外部時(shí)鐘基準(zhǔn)輸入端，用作DDS1工作時(shí)的參考時(shí)，DDS1產(chǎn)生原子頻標(biāo)綜合環(huán)節(jié)中所需的調(diào)制信號(hào)輸出；經(jīng)射頻倍頻得到的頻率信號(hào)送至DDS2的外部時(shí)鐘基準(zhǔn)輸入端，用作DDS2工作時(shí)的參考時(shí)，接收來自處理器的分頻數(shù)值信號(hào)，產(chǎn)生不帶調(diào)制的頻率信號(hào)輸出；DDS2產(chǎn)生不帶調(diào)制的頻率信號(hào)送入DDS3的外部時(shí)鐘基準(zhǔn)輸入端，用作DDS3工作時(shí)的參考時(shí)鐘；處理器根據(jù)串行時(shí)序通訊，將相應(yīng)的整機(jī)頻率輸出數(shù)值傳遞給DDS3，從而得到原子頻標(biāo)整機(jī)頻率信號(hào)輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改進(jìn)的被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)伺服控制方法和伺服控制電路。它是綜合、伺服模塊根據(jù)4倍頻調(diào)制信號(hào)對(duì)量子鑒頻信號(hào)進(jìn)行采集處理，判斷此時(shí)刻微波探詢信號(hào)的頻率處于原子吸收線寬的鎖定范圍之內(nèi)還是處于脫鎖狀態(tài)，得到量子糾偏信息。再利用量子糾偏信息來修改綜合調(diào)制信號(hào)的頻率值，最終實(shí)現(xiàn)整機(jī)的閉環(huán)鎖定。本發(fā)明采用數(shù)字化DDS與處理器芯片，將原子頻標(biāo)伺服環(huán)節(jié)與綜合環(huán)節(jié)有機(jī)的綜合起來，以一種小型化的結(jié)構(gòu)改進(jìn)現(xiàn)有電路的功能，實(shí)現(xiàn)整機(jī)的閉環(huán)鎖定。
文檔編號(hào)H03L7/26GK101079633SQ200710052189
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2007年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月17日
發(fā)明者雷海東, 王艷, 李超, 余鈁, 魯?shù)腊? 陳智勇, 裘曉俊, 金鑫, 左毅力, 陳云起, 管妮娜, 朱熙文, 盛榮武 申請(qǐng)人:江漢大學(xué)