專(zhuān)利名稱(chēng)：用于原子頻標(biāo)的程控增益放大電路及原子頻標(biāo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及原子頻標(biāo)領(lǐng)域，特別涉及一種用于原子頻標(biāo)的程控增益放大電路及原子頻標(biāo)。
背景技術(shù)：
為獲得大自然中比較穩(wěn)定的時(shí)間頻率，人們通過(guò)對(duì)銣、銫、氫等原子施加弱磁場(chǎng)，使其原子能級(jí)由基態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，利用不受外界磁場(chǎng)干擾的基態(tài)超精細(xì)結(jié)構(gòu)0-0躍遷中心頻率作為參照時(shí)間頻率值。原子頻標(biāo)是利用對(duì)壓控晶振輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)制得到微波探尋信號(hào)，然后通過(guò)物理單元對(duì)微波探尋信號(hào)進(jìn)行鑒頻，得到光檢信號(hào)，再對(duì)光檢信號(hào)進(jìn)行放大，然后進(jìn)行同步鑒相得到糾偏電壓作用與壓控晶振，使得壓控晶振的輸出頻率鎖定原子基態(tài)超精細(xì)結(jié)構(gòu)0-0躍遷中心頻率。其中，如何獲得低噪聲、高精度的放大信號(hào)，對(duì)原子頻標(biāo)的整機(jī)鎖定十分重要。
實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種用于原子頻標(biāo)的程控增益放大電路及原子頻標(biāo)。所述技術(shù)方案如下:一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種程控增益放大電路，所述電路包括:用于對(duì)原子頻標(biāo)的物理單元輸出的光檢信號(hào)進(jìn)行增益放大，并將放大后的信號(hào)輸出到同步鑒相單元的程控放大單元；用于對(duì)所述程控放大單元的增益值進(jìn)行控制的處理器；其中，所述程控放大單元分別與所述處理器、所述物理單元和所述同步鑒相單元電連接。其中，所述程控放大單元包括差分儀用放大電路，所述差分儀用放大電路包括第一運(yùn)算放大器Al、第二運(yùn)算放大器A2、第三運(yùn)算放大器A3和用于調(diào)節(jié)所述第三運(yùn)算放大器A3增益值的數(shù)字電位計(jì)Rk，所述數(shù)字電位計(jì)Rk連接在所述第三運(yùn)算放大器A3的反相輸入端以及輸出端之間，所述第三運(yùn)算放大器A3的同相輸入端與所述第一運(yùn)算放大器Al的輸出端電連接，所述第三運(yùn)算放大器A3的反相輸入端與所述第二運(yùn)算放大器A2的輸出端電連接，所述第一運(yùn)算放大器和所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述物理單元中的光電池電連接。其中，所述第一運(yùn)算放大器Al和所述第二運(yùn)算放大器A2的反相輸入端通過(guò)電阻Rf連接。另一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種原子頻標(biāo)，所述原子頻標(biāo)包括:壓控晶振、隔離放大器、微波倍混頻模塊、物理單元、綜合模塊、如上所述的程控增益放大電路和同步鑒相單元，所述隔離放大器分別與所述壓控晶振、所述微波倍混頻模塊和所述綜合模塊電連接，所述微波倍混頻模塊還分別與所述物理單元和所述綜合模塊電連接，所述程控增益放大電路分別與所述物理單元和所述同步鑒相單元電連接，所述同步鑒相單元還分別與所述壓控晶振和所述綜合模塊電連接。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:通過(guò)采用程控放大單元對(duì)光檢信號(hào)進(jìn)行放大，使得輸出到同步鑒相單元的信號(hào)具有低噪聲、高精度的優(yōu)點(diǎn)，采用處理器對(duì)增益值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得放大電路更加智能可控。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的用于原子頻標(biāo)的程控增益放大電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的用于原子頻標(biāo)的程控增益放大電路中程控放大單元的電路示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的原子頻標(biāo)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。實(shí)施例一本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種用于原子頻標(biāo)的程控增益放大電路，參見(jiàn)圖1，該電路包括:用于對(duì)原子頻標(biāo)的物理單元100輸出的光檢信號(hào)進(jìn)行增益放大，并將放大后的信號(hào)輸出到同步鑒相單元200的程控放大單元300 ；用于對(duì)程控放大單元300的增益值進(jìn)行控制的處理器400 ；其中，程控放大單元分別與處理器400、物理單元100和同步鑒相單元200電連接。參見(jiàn)圖2，程控放大單元300包括差分儀用放大電路301。該差分儀用放大電路301包括第一運(yùn)算放大器Al、第二運(yùn)算放大器A2、第三運(yùn)算放大器A3和用于調(diào)節(jié)第三運(yùn)算放大器A3增益值的數(shù)字電位計(jì)Rk，數(shù)字電位計(jì)Rk連接在第三運(yùn)算放大器A3的反相輸入端以及輸出端之間，第三運(yùn)算放大器A3的同相輸入端與第一運(yùn)算放大器Al的輸出端電連接，第三運(yùn)算放大器A3的反相輸入端與第二運(yùn)算放大器A2的輸出端電連接，第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器的同相輸入端與物理單元100中的光電池電連接。進(jìn)一步地，第一運(yùn)算放大器Al和第二運(yùn)算放大器A2的反相輸入端通過(guò)電阻Rf連接。在原子頻標(biāo)中，兩個(gè)光電池分別放置于原子頻標(biāo)中腔泡系統(tǒng)尾部?jī)蓚?cè)，光電池接收光譜燈發(fā)出的光經(jīng)過(guò)腔泡系統(tǒng)后照射出的光子，并形成光檢信號(hào)光電流11、12。光電池米集得到的光檢信號(hào)I1、12經(jīng)阻抗變換后輸送至第一運(yùn)算放大器Al、第二運(yùn)算放大器A2的同相輸入端。[0028]程控放大單元300中的程控增益通過(guò)處理器改變數(shù)字電位計(jì)Rk的阻值進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終得到合適的信號(hào)輸送到同步鑒相單元。對(duì)于每一原子頻標(biāo)，由于物理系統(tǒng)及采用的壓控晶振型號(hào)參數(shù)不同，故需要針對(duì)每一臺(tái)原子頻標(biāo)中的程控放大單元的增益值進(jìn)行設(shè)置，找到滿(mǎn)足實(shí)際工作要求的增益值。這里增益值主要是根據(jù)壓控晶振的壓控斜率獲得，即施加在壓控晶振上的電壓值引起頻率變化值。壓控斜率數(shù)值是壓控晶振廠(chǎng)商提供的，是程控增益大小設(shè)置的參考依據(jù)。本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)采用程控放大單元對(duì)光檢信號(hào)進(jìn)行放大，使得輸出到同步鑒相單元的信號(hào)具有低噪聲、高精度的優(yōu)點(diǎn)，采用處理器對(duì)增益值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得放大電路更加智能可控。實(shí)施例二本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種原子頻標(biāo)，參見(jiàn)圖3，該原子頻標(biāo)包括:壓控晶振1、隔離放大器2、微波倍混頻模塊3、物理單元4、綜合模塊5、如實(shí)施例一描述的程控增益放大電路6和同步鑒相單元7，隔離放大器2分別與壓控晶振1、微波倍混頻模塊3和綜合模塊5電連接，微波倍混頻模塊3還分別與物理單元4和綜合模塊5電連接，程控增益放大電路6分別與物理單元4和同步鑒相單元7電連接，同步鑒相單元7還分別與壓控晶振I和綜合模塊5電連接。其中，壓控晶振I用于輸出原始頻率信號(hào)；隔離放大器2用于將壓控晶振I的輸出頻率信號(hào)進(jìn)行隔離和放大；綜合模塊5用于產(chǎn)生綜合調(diào)制信號(hào)；微波倍混頻模塊3用于對(duì)隔離放大器2的輸出信號(hào)和綜合模塊5產(chǎn)生的綜合調(diào)制信號(hào)同時(shí)進(jìn)行倍頻和混頻，以產(chǎn)生微波探詢(xún)信號(hào)；物理單元4用于對(duì)微波探詢(xún)信號(hào)進(jìn)行鑒頻，產(chǎn)生光檢信號(hào)；程控增益放大電路6用于對(duì)光檢信號(hào)進(jìn)行放大；同步鑒相單元7用于對(duì)放大后的信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行同步鑒相，產(chǎn)生糾偏電壓作用于壓控晶振1，以調(diào)整壓控晶振I的輸出頻率；通過(guò)上述結(jié)構(gòu)單元，最終將壓控晶振I的輸出頻率鎖定在原子基態(tài)超精細(xì)0-0中心頻率上。本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)采用程控放大單元對(duì)光檢信號(hào)進(jìn)行放大，使得輸出到同步鑒相單元的信號(hào)具有低噪聲、高精度的優(yōu)點(diǎn)，采用處理器對(duì)增益值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得放大電路更加智能可控。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于原子頻標(biāo)的程控增益放大電路，其特征在于，所述電路包括: 用于對(duì)原子頻標(biāo)的物理單元(100)輸出的光檢信號(hào)進(jìn)行增益放大，并將放大后的信號(hào)輸出到同步鑒相單元(200)的程控放大單元(300)； 用于對(duì)所述程控放大單元(300)的增益值進(jìn)行控制的處理器(400)； 其中，所述程控放大單元分別與所述處理器(400)、所述物理單元(100)和所述同步鑒相單元(200)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述程控放大單元(300)包括差分儀用放大電路(301)，所述差分儀用放大電路(301)包括第一運(yùn)算放大器Al、第二運(yùn)算放大器A2、第三運(yùn)算放大器A3和用于調(diào)節(jié)所述第三運(yùn)算放大器A3增益值的數(shù)字電位計(jì)Rk，所述數(shù)字電位計(jì)Rk連接在所述第三運(yùn)算放大器A3的反相輸入端以及輸出端之間，所述第三運(yùn)算放大器A3的同相輸入端與所述第一運(yùn)算放大器Al的輸出端電連接，所述第三運(yùn)算放大器A3的反相輸入端與所述第二運(yùn)算放大器A2的輸出端電連接，所述第一運(yùn)算放大器和所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述物理單元(100)中的光電池電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述第一運(yùn)算放大器Al和所述第二運(yùn)算放大器A2的反相輸入端通過(guò)電阻Rf連接。
4.一種原子頻標(biāo)，所述原子頻標(biāo)包括:壓控晶振(I)、隔離放大器(2)、微波倍混頻模塊(3)、物理單元(4)、綜合模塊(5)、和同步鑒相單元(7)，所述隔離放大器(2)分別與所述壓控晶振(I)、所述微波倍混頻模塊(3 )和所述綜合模塊(5 )電連接，所述微波倍混頻模塊(3 )還分別與所述物理單元(4)和所述綜合模塊(5)電連接，其特征在于，所述原子頻標(biāo)還包括:如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的程控增益放大電路(6)，所述程控增益放大電路(6)分別與所述物理單元(4)和所述同步鑒相單元(7)電連接，所述同步鑒相單元(7)還分別與所述壓控晶振(I) 和所述綜合模塊(5)電連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于原子頻標(biāo)的程控增益放大電路及原子頻標(biāo)，屬于原子頻標(biāo)領(lǐng)域。所述電路包括用于對(duì)原子頻標(biāo)的物理單元輸出的光檢信號(hào)進(jìn)行增益放大，并將放大后的信號(hào)輸出到同步鑒相單元的程控放大單元；用于對(duì)所述程控放大單元的增益值進(jìn)行控制的處理器；其中，所述程控放大單元分別與所述處理器、所述物理單元和所述同步鑒相單元電連接。本實(shí)用新型通過(guò)采用程控放大單元對(duì)光檢信號(hào)進(jìn)行放大，使得輸出到同步鑒相單元的信號(hào)具有低噪聲、高精度的優(yōu)點(diǎn)，采用處理器對(duì)增益值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得放大電路更加智能可控。
文檔編號(hào)H03L7/26GK203086446SQ201320039390
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者雷海東 申請(qǐng)人:江漢大學(xué)