專利名稱：銣原子頻標的高性能光譜燈裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及銣原子頻標的高性能光譜燈裝置。
背景技術(shù)：
銣原子頻標具有體積小、重量輕、功耗低等特點，其已廣泛應用于戰(zhàn)機、彈載、通信網(wǎng)絡節(jié)點同步等領(lǐng)域。銣原子頻標是一種被動型原子頻標，其中產(chǎn)生抽運光的光譜燈是原子頻標的關(guān)鍵部件。光譜燈的光強決定了原子頻標的頻率穩(wěn)定度，其產(chǎn)生的抽運光決定了系統(tǒng)的信噪比，因而光譜燈的性能對原子頻標的短期和長期頻率穩(wěn)定度產(chǎn)生直接影響。振蕩電路激勵功率大時，光譜燈容易啟動。但是激勵功率大將產(chǎn)生以下不利影響激勵功率越大，譜燈的壽命越短；激勵功率太大，產(chǎn)生熱量太多，燈室則不易控溫；激勵功率對頻標中其他線路的高頻干擾也大，不易消除；造成晶體管過熱，影響晶體管的工作狀態(tài)，從而降低譜燈光強的穩(wěn)定性。所以，在光譜燈啟動的初始時刻，射頻振蕩電路提供較大的激勵功率；當光譜燈啟動后，在保證燈穩(wěn)定工作的條件下，應該用盡可能小的激勵功率。為了實現(xiàn)光譜燈工作模式的切換，常用方法有第一，在光譜燈的電源電路中接入一個手動開關(guān)；第二，在振蕩放大電路中使用熱敏器件，根據(jù)光譜燈環(huán)境溫度調(diào)節(jié)光譜燈的激勵功率。加入手動開關(guān)的方法，在光譜燈啟動前，觸動手動開關(guān)給射頻振蕩電路提供高電源電壓，從而給光譜燈提供較大的激勵功率，使光譜燈迅速啟動。然后，觸動手動開關(guān)給光譜燈提供較低的電源電壓，使激勵功率降低至正常態(tài)，保持光譜燈正常工作。然而，使用這樣的控制方式非常不方便。使用熱敏器件調(diào)節(jié)激勵功率的方法雖然簡單，但是光譜燈的環(huán)境溫度并不能準確反映光譜燈的工作狀態(tài)。光譜燈內(nèi)部充有金屬銣和起輝氣體，其充制工藝使得銣蒸汽和起輝氣體的充制參數(shù)很難精確控制，造成不同批次光譜燈的光譜特性略有差別。因此，單一根據(jù)反映光譜燈環(huán)境溫度的熱敏器件調(diào)節(jié)譜燈激勵功率是不準確的。因此，有必要提供一種更高性能銣原子頻標光譜燈裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有光譜燈裝置的不足，尋求一種能夠精確反映光譜燈工作狀態(tài)、自動完成光譜燈工作模式切換，且具有自動穩(wěn)定光譜燈激勵功率功能的功耗低、高性能銣原子頻標光譜燈裝置。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)銣原子頻標的高性能光譜燈裝置，該裝置包括相互連接的傳統(tǒng)光譜燈裝置和高性能光譜燈裝置，所述的高性能光譜裝置包括前置放大電路、振蕩電路工作狀態(tài)控制器和振蕩電路恒流控制器，所述前置放大電路通過振蕩電路工作狀態(tài)控制器與振蕩電路恒流控制器連接。
進一步，所述振蕩電路工作狀態(tài)控制器與振蕩電路恒流控制器之間還設有第一限流電阻，根據(jù)振蕩電路工作狀態(tài)控制器的輸出信號對振蕩電路恒流控制器進行判斷，穩(wěn)定光譜燈的工作狀態(tài)。進一步，所述第一限流電阻與振蕩電路工作狀態(tài)控制器之間還設有一晶體管作為切換開關(guān)，當光譜燈啟動時，控制信號為高電壓，則晶體管導通即切換開關(guān)閉合；當光譜燈點燃后，控制信號為低電壓，則晶體管截止即切換開關(guān)斷開。進一步，所述傳統(tǒng)光譜燈裝置包括光譜燈、用于激勵光譜燈產(chǎn)生抽運的晶體管振蕩電路和對光譜燈進行恒溫控制的控溫電路、用于對晶體管振蕩電路功率調(diào)節(jié)的第二限流電阻和用于檢測原子躍遷的光檢器件。進一步，所述振蕩電路工作狀態(tài)控制器包括一運算放大器，該運算放大器作為電壓比較器輸出電壓控制信號。進一步，所述晶體管振蕩電路與所述振蕩電路恒流控制器連接。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明能夠精確反映光譜燈工作狀態(tài)、自動完成光譜燈工作模式切換，是一種具有自動穩(wěn)定光譜燈激勵功率功能的功耗低、高性能銣原子頻標光譜燈裝置。


圖1 :本發(fā)明的高性能銣原子頻標光譜燈裝置結(jié)構(gòu)圖。圖2 :本發(fā)明的振蕩電路工作狀態(tài)控制器。圖3 :本發(fā)明的光譜燈工作狀態(tài)切換開關(guān)電路。
具體實施例方式如圖1所示為本發(fā)明的高性能銣原子頻標光譜燈裝置結(jié)構(gòu)圖。銣原子頻標的高性能光譜燈裝置包括相互連接的傳統(tǒng)光譜燈裝置A和高性能光譜燈裝置B，所述的高性能光譜裝置B包括前置放大電路1、振蕩電路工作狀態(tài)控制器2和振蕩電路恒流控制器3，所述前置放大電路I通過振蕩電路工作狀態(tài)控制器2與振蕩電路恒流控制器3連接。所述振蕩電路工作狀態(tài)控制器2與振蕩電路恒流控制器3之間還設有第一限流電阻4，根據(jù)振蕩電路工作狀態(tài)控制器的輸出信號對振蕩電路恒流控制器進行判斷，穩(wěn)定光譜燈的工作狀態(tài)。所述傳統(tǒng)光譜燈裝置A包括光譜燈5、用于激勵光譜燈產(chǎn)生抽運的晶體管振蕩電路6和對光譜燈進行恒溫控制的控溫電路7、用于對晶體管振蕩電路功率調(diào)節(jié)的第二限流電阻8和用于檢測原子躍遷的光檢器件9。所述第一限流電阻與振蕩電路工作狀態(tài)控制器之間還設有一晶體管作為切換開關(guān)10，當光譜燈啟動時，控制信號為高電壓，則晶體管導通即切換開關(guān)閉合；當光譜燈點燃后，控制信號為低電壓，則晶體管截止即切換開關(guān)斷開。晶體管振蕩電路的輸出用于激勵光譜燈啟動，譜燈點燃后其光信號直接作用于光檢器件。前置放大電路將光檢器件輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并放大輸出，該電壓信號作為振蕩電路工作狀態(tài)控制器的判斷信號。根據(jù)該判斷信號，開關(guān)K作出斷開或閉合動作，即振蕩電路工作模式切換。限流電阻上采樣的電壓信號作為振蕩電路恒流控制器的判斷信號，根據(jù)該信號穩(wěn)定晶體管振蕩電路的輸出功率，從而穩(wěn)定光譜燈工作狀態(tài)。高性能光譜燈裝置分為2個工作狀態(tài)啟動狀態(tài)和運行狀態(tài)。開機時電路工作于啟動狀態(tài)，燈振蕩電路以較大激勵電流11工作。此時，前放輸出直流電壓約為Vl，當銣燈點亮后前放輸出直流電壓約為V2。振蕩電路工作狀態(tài)控制器檢測前放信號并判斷銣燈已點亮后，控制振蕩電路進入運行狀態(tài)，此時電流減小至12左右并穩(wěn)定在該電流值。圖2為本發(fā)明的振蕩電路工作狀態(tài)控制器。振蕩電路工作狀態(tài)控制器使用運算放大器作為電壓比較器實現(xiàn)。電阻R3和R4對電壓基準分壓后的電壓值作為比較器的參考電壓，前置放大器輸出作為比較器的輸入。當光譜燈啟動時，比較器輸入電壓<參考電壓，t匕較器輸出控制信號為高電壓；當光譜燈點燃后，比較器輸入>參考電壓，比較器輸出控制信號為低電壓。圖3為本發(fā)明的光譜燈工作狀態(tài)切換開關(guān)電路。使用晶體管Q作為切換開關(guān)。當光譜燈啟動時，控制信號為高電壓，則晶體管導通即切換開關(guān)閉合，電阻R7和R8作為限流電阻2并聯(lián)在限流電阻I兩端，此時為較大激勵電流。當光譜燈點燃后，控制信號為低電壓，則晶體管截止即切換開關(guān)斷開，限流電阻2與電路斷開，此時為較小激勵電流。應當理解，以上借助優(yōu)選實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行的詳細說明是示意性的而非限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀本發(fā)明說明書的基礎(chǔ)上可以對各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.銣原子頻標的高性能光譜燈裝置，其特征在于，該裝置包括相互連接的傳統(tǒng)光譜燈裝置和高性能光譜燈裝置，所述的高性能光譜裝置包括前置放大電路、振蕩電路工作狀態(tài)控制器和振蕩電路恒流控制器，所述前置放大電路通過振蕩電路工作狀態(tài)控制器與振蕩電路恒流控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銣原子頻標的高性能光譜燈裝置，其特征在于，所述振蕩電路工作狀態(tài)控制器與振蕩電路恒流控制器之間還設有第一限流電阻，根據(jù)振蕩電路工作狀態(tài)控制器的輸出信號對振蕩電路恒流控制器進行判斷，穩(wěn)定光譜燈的工作狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銣原子頻標的高性能光譜燈裝置，其特征在于，所述第一限流電阻與振蕩電路工作狀態(tài)控制器之間還設有一晶體管作為切換開關(guān)，當光譜燈啟動時，控制信號為高電壓，則晶體管導通即切換開關(guān)閉合；當光譜燈點燃后，控制信號為低電壓，則晶體管截止即切換開關(guān)斷開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銣原子頻標的高性能光譜燈裝置，其特征在于，所述傳統(tǒng)光譜燈裝置包括光譜燈、用于激勵光譜燈產(chǎn)生抽運的晶體管振蕩電路和對光譜燈進行恒溫控制的控溫電路、用于對晶體管振蕩電路功率調(diào)節(jié)的第二限流電阻和用于檢測原子躍遷的光檢器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銣原子頻標的高性能光譜燈裝置，其特征在于，所述振蕩電路工作狀態(tài)控制器包括一運算放大器，該運算放大器作為電壓比較器輸出電壓控制信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的銣原子頻標的高性能光譜燈裝置，其特征在于，所述晶體管振蕩電路與所述振蕩電路恒流控制器連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及銣原子頻標的高性能光譜燈裝置，該裝置包括相互連接的傳統(tǒng)光譜燈裝置和高性能光譜燈裝置，所述的高性能光譜裝置包括前置放大電路、振蕩電路工作狀態(tài)控制器和振蕩電路恒流控制器，所述前置放大電路通過振蕩電路工作狀態(tài)控制器與振蕩電路恒流控制器連接。本發(fā)明能夠精確反映光譜燈工作狀態(tài)、自動完成光譜燈工作模式切換，是一種具有自動穩(wěn)定光譜燈激勵功率功能的功耗低、高性能銣原子頻標光譜燈裝置。
文檔編號H05B41/14GK103025034SQ20121057067
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者馬麗, 劉偉, 楊同敏 申請人:北京無線電計量測試研究所