本發(fā)明涉及一種原子鐘模件，特別是一種用于北斗/GPS時間信號通信網(wǎng)絡授時設備的原子鐘模件。

背景技術：
在傳統(tǒng)跳頻電臺的設計過程中，受限于精度較低的溫補晶體，使得跳頻通信網(wǎng)絡建立時間偏長，同步保持時間偏短等方面存在問題，因此，一種用于北斗/GPS時間信號的通信網(wǎng)絡授時設備應運而生。授時設備在北斗/GPS無法覆蓋情況下，設備的授時精度受限于設備內(nèi)部的守時模塊——恒溫晶體的精度。首先，晶體的頻率來源于機械振蕩源，其頻率受限于機械尺寸和壓力的變化，這樣使得晶體頻率精度不高；其次，晶體的計時精度受限于環(huán)境因素如：溫度、振動、輻射等，另外石英晶體本身的離散性也影響了石英時鐘計時精度。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述已有技術存在的缺陷，采用原子鐘模塊進行守時，提供一種設計合理，結(jié)構(gòu)簡單的用于北斗/GPS時間信號通信網(wǎng)絡授時設備的原子鐘模件。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種用于北斗/GPS時間信號通信網(wǎng)絡授時設備的原子鐘模件，包括有中心控制電路1，頻合/調(diào)制電路2，微弱信號檢測電路3和原子鐘物理系統(tǒng)4，共四個部分相結(jié)合構(gòu)成一個整體，其中：所述中心控制電路1，又包括CPU模塊U1，A/D模塊U2，VCXO模塊U3。用以控制頻合/調(diào)制電路2輸出高頻率的信號；接收微弱信號檢測電路3輸出的糾偏電壓值；根據(jù)糾偏電壓值，調(diào)節(jié)VCXO模塊U3，輸出穩(wěn)定度為10-12的標準頻率10MHz。所述頻合/調(diào)制電路2，又包括緩沖模塊U4，DDS1模塊U5，PLL模塊U6，調(diào)制模塊U7，放大模塊U8，DDS2模塊U9。用以分別接收中心控制電路1輸出的控制字，一路輸出給DDS1模塊U5，輸出100MHz的頻率，經(jīng)PLL模塊U6，倍頻出4.56GHz的本振信號；另一路輸出給DDS2模塊U9，輸出10KHz調(diào)制信號。4.56GHz的本振信號與10KHz的調(diào)制信號經(jīng)調(diào)制模塊U7，放大模塊U8處理后，輸出4.56GHz的調(diào)制頻率。所述微弱信號檢測電路3，又包括微弱信號檢測模塊U11，解調(diào)模塊U12，DDS3模塊U13。用以一方面接收原子鐘物理系統(tǒng)4輸出的計時頻率，經(jīng)微弱信號檢測模塊U11處理，輸出給解調(diào)模塊U12；另一方面接收中心控制電路1輸出的控制字，DDS3模塊U13模塊輸出10KHz解調(diào)信號，送入解調(diào)模塊U12。計時頻率和10KHz解調(diào)信號，經(jīng)解調(diào)模塊U12處理后，輸出糾偏電壓值。所述原子鐘物理系統(tǒng)4，包括專用量子物理系統(tǒng)模塊U10。用以接收頻合/調(diào)制電路2輸出的4.56GHz的調(diào)制信號，對專用量子物理系統(tǒng)模塊U10內(nèi)部的VCSEL(垂直腔體表面發(fā)光激光器)進行調(diào)制，得到兩束相干光，用1/4波片實現(xiàn)兩束光的圓偏振態(tài)，當兩束光同時照射銫(Cs)蒸汽腔時，導致電磁誘導透明，產(chǎn)生CPT(相干布局囚禁)效應；通過鑒相器檢測VCSEL透射光強的變化形成反饋，對調(diào)制頻率4.56GHz進行鎖定，輸出計時頻率。特別值得提出的是：本發(fā)明為滿足指標要求，采用了DDS+PLL頻率合成技術和專用量子物理系統(tǒng)模塊。所述DDS+PLL頻率合成技術，是用一個DDS模塊U5，激勵一個PLL模塊U6，用PLL環(huán)路將DDS輸出信號倍頻至所需高頻頻段，用濾波器濾除DDS輸出信號的雜散干擾。從而使DDS+PLL系統(tǒng)輸出信號兼具DDS和PLL的優(yōu)點，電路結(jié)構(gòu)簡單，輸出4.56GHz本振信號，滿足原子鐘系統(tǒng)10-12頻率穩(wěn)定度的要求。所述專用量子物理系統(tǒng)模塊，將VCSEL激光光源、四分之一玻片、銫(Cs)蒸汽腔、光電池等光學器件，封裝在一個物理模塊，滿足系統(tǒng)要求的體積小，可靠性高，精度高的需求。本發(fā)明的工作過程是：中心控制電路輸出數(shù)字信號對頻合/調(diào)制電路輸出進行調(diào)控，頻合/調(diào)制電路輸出的4.56GHz調(diào)制信號，經(jīng)專用量子物理系統(tǒng)模塊處理，輸出計時頻率；計時頻率經(jīng)微弱信號檢測電路處理，輸出糾偏電壓值，中心控制電路根據(jù)該糾偏電壓值，一方面調(diào)節(jié)輸出數(shù)字信號，重新對頻合/調(diào)制電路輸出進行調(diào)控，形成伺服環(huán)路；另一方面調(diào)控VCXO模塊，輸出標準頻率。綜上所述，本發(fā)明采用了DDS+PLL頻率合成技術和專用量子物理系統(tǒng)模塊，原子鐘輸出頻率穩(wěn)定度達到10-12，授時設備的授時精度也隨之提高，可以滿足現(xiàn)代通信對時間信號的高精確性的要求；且本發(fā)明設計合理、可靠性高、環(huán)境適應性強、體積小、使用方便。附圖說明圖1為本發(fā)明電路原理圖。圖中符號說明：1中心控制電路；2頻合/調(diào)制電路；3微弱信號檢測電路；4原子鐘物理系統(tǒng)。其中：U1是CPU模塊；U2是A/D轉(zhuǎn)換模塊；U3是VCXO模塊；U4是緩沖模塊；U5是DDS1模塊；U6是PLL模塊；U7是調(diào)制模塊；U8是放大模塊；U9是DDS2模塊；U10是專用量子物理系統(tǒng)模塊；U11是微弱信號檢測模塊；U12是解調(diào)模塊；U13是DDS3模塊。具體實施方式請參閱圖1所示，為本發(fā)明的具體實施例。一種用于北斗/GPS時間信號通信網(wǎng)絡授時設備的原子鐘模件，包括有中心控制電路1，頻合/調(diào)制電路2，微弱信號檢測電路3和原子鐘物理系統(tǒng)4，共四個部分相結(jié)合構(gòu)成一個整體，其中：所述中心控制電路1，包括CPU模塊U1，A/D模塊U2，VCXO模塊U3；且：CPU模塊U1的72，73，74，20～27腳分別與A/D模塊U2的15，17，21，26～33腳相連接；VCXO模塊U3的1腳與CPU模塊U1的56腳相連接，VCXO模塊U3的2腳輸出標準頻率10MHz。所述頻合/調(diào)制電路2，包括緩沖模塊U4，DDS1模塊U5，PLL模塊U6，調(diào)制模塊U7，放大模塊U8；且：緩沖模塊U4的2，3，5，6，8，9，11，12腳與CPU模塊U1的28～35相連接；DDS1模塊U5的1～7腳與緩沖模塊U4的47，46，44，43，41，40，38，37腳相連接；PLL模塊U6的23腳與DDS1模塊U5的17腳相連接；DDS2模塊U9的1～4，25～28腳與CPU模塊U1的50～57腳相連接；調(diào)制模塊U7的68腳，29腳分別與PLL模塊U6的18腳，DDS2模塊U9的27腳相連接；放大模塊U8的34腳與調(diào)制模塊U7的51腳相連接。所述微弱信號檢測電路3，包括微弱信號檢測模塊U11，解調(diào)模塊U12，DDS3模塊U13。且：解調(diào)模塊U12的2腳，7腳，28腳分別與微弱信號檢測模塊U11的17腳，所述DDS3模塊U13的5腳，A/D模塊U2的35腳相連接；DDS3模塊U13的1～4，25～28腳與CPU模塊U1的50～57腳相連接。所述原子鐘物理系統(tǒng)4，包括專用量子物理系統(tǒng)模塊U10；且：專用量子物理系統(tǒng)模塊U10的1腳，2腳分別與放大模塊U8的21腳，微弱信號檢測模塊U11的12腳相連接。本發(fā)明主要元器件型號規(guī)格如下：U1：SPCE061A；U2：ADS8402；U3：KV14-33-SINE-B-J-10MHz；U4：SN74LVC16244A；U5、U7、U12：AD9854；U6：ADF4106；U8：MAX3971A；U9、U13：AD9850；U10：專用量子物理系統(tǒng)模塊；U11：AD630；其余部件均為工業(yè)級通用件。以上實施例僅為本發(fā)明較佳實施例，用以說明本發(fā)明的技術特征和可實施性，并非用以限定本發(fā)明的專利權(quán)利；同時以上描述，對于熟知本技術領域的專業(yè)人士應可明了并加以實施。因此，在未脫離本發(fā)明所揭示的前提下，所完成的等效的改變或修飾，均包含在所述的權(quán)利要求范圍內(nèi)。本發(fā)明為一個不可多得的一種用于北斗/GPS時間信號通信網(wǎng)絡授時設備的原子鐘模件。該模件具備創(chuàng)造性、新穎性、實用性和進步性，符合發(fā)明專利申請要件，故依據(jù)專利法提出申請。