專利名稱：一種被動銣原子頻標(biāo)伺服系統(tǒng)及量子鑒頻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于銣原子頻標(biāo)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種被動銣原子頻標(biāo)伺服系統(tǒng)及量子鑒頻方法。
背景技術(shù)：
被動型銣原子頻標(biāo)光電檢測環(huán)路的核心部件包括物理系統(tǒng)、綜合、同步鑒相等，由于包括物理系統(tǒng)中微波腔的C場不均勻在內(nèi)的各種因素的影響導(dǎo)致原子譜線不對稱，盡管壓控晶振的頻率輸出經(jīng)射頻倍頻、綜合、微波倍頻、混頻后獲得的實際頻率可以精確等于理論上譜線的峰值頻率，但由于實際原子譜線不對稱，經(jīng)過伺服環(huán)路對物理系統(tǒng)輸出鑒頻信號的處理后，輸出的糾偏電壓中就具有調(diào)制頻率的基波分量，該基波分量是一個偽誤差電壓，會使壓控晶振頻率拉偏。從而使經(jīng)射頻倍頻、綜合、微波倍頻、混頻后獲得的實際頻率并不能等于理論上譜線的峰值頻率，會存在著一個頻移量。對于一臺具體的原子頻標(biāo)面言，若方波調(diào)頻的深度保持不變，則這個頻移量也不變，在伺服系統(tǒng)設(shè)計時仍然需要給出不同微波探詢頻率f\、f2對應(yīng)的誤差輸出電壓'、V2的具體差值Λ V,并將Λ V的值作為整個物理系統(tǒng)是否閉環(huán)鎖定的判斷依據(jù)，的值由微處理器存儲并由它來判斷，同時系統(tǒng)將同步鑒相工作在某一時刻獲得的同步鑒相誤差信號AW傳遞至微處理器，微處理器將同步鑒相誤差信號AW與微波探詢頻率f\、f2對應(yīng)的誤差輸出電壓Vp V2的差值Λ V進行比較，當(dāng)AW大于AV時，微處理器將輸出相應(yīng)的量子糾偏信號作用于壓控晶振，使其輸出頻率值上升；同樣，當(dāng)AW小于Δν時,微處理器將輸出相應(yīng)的量子糾偏信號作用于壓控晶振,使其輸出頻率值下降，最終動態(tài)的使AW=AV。還有就是在原子基態(tài)0-0躍遷中心頻率fo處的圖形會出現(xiàn)一定的燒孔現(xiàn)象微波射頻源輸出的微波探詢信號鎖定只是動態(tài)鎖定在燒孔附近頻率范圍上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提供一種能判斷糾偏需求類型能準(zhǔn)確完成銣原子頻標(biāo)伺服系統(tǒng)閉環(huán)鎖定的被動型銣原子頻標(biāo)伺服系統(tǒng)及量子鑒頻方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種銣原子頻標(biāo)伺服系統(tǒng)，包括微處理器、壓控晶振、同步鑒相器、微波射頻源、綜合器、微波腔，微波腔內(nèi)裝有光電池，所述微波腔兩端分別放置同一型號的第一光電池、第二光電池，所述第一光電池發(fā)出量子鑒頻信號給第一同步鑒相器，所述第二光電池發(fā)出量子鑒頻信號給第二同步鑒相器，所述第一同步鑒相器、第二同步鑒相器分別與所述微處理器連接。優(yōu)選的，所述第一光電池與第二光電池對稱地安裝在微波腔中心軸線的兩側(cè)。優(yōu)選的，所述壓控晶振為高穩(wěn)晶振。一種銣原子頻標(biāo)的量子鑒頻方法，分別啟動第一同步鑒相器、第二同步鑒相器，將第一同步鑒相器獲得相應(yīng)的頻率fn、f21處對應(yīng)的電壓值vn、V12和第二同步鑒相器獲得相應(yīng)的頻率f12、f22處對應(yīng)的電壓值v21、V22存儲于所述微處理器中；
設(shè)定其中一個同步鑒相器為主同步鑒相器，另一個為輔助同步鑒相器；
將主同步鑒相器獲得的同步鑒相誤差信號Λ W±傳遞至微處理器，微處理器計算Aff主一AV主；
將輔同步鑒相器獲得的同步鑒相誤差信號AWif傳遞至微處理器，微處理器計算AW 輔-AVifl;
根據(jù)比較求得的主AW主AV主和AW輔-AV輔的計算結(jié)果，判斷是否需要改變壓控晶振的頻率。
優(yōu)選的，銣原子頻標(biāo)的量子鑒頻方法，所述綜合器發(fā)送到所述微波射頻源的調(diào)制信號與發(fā)送到所述第一同步鑒相器的第一同步信號、發(fā)送到所述第二同步鑒相器的第二同步信號是相干的三路信號?？杀ＷC同步鑒相的時序關(guān)系。
更優(yōu)選的，微處理器比較AW主-AV主和AW輔-AV輔，當(dāng)AW主-AV主大于O同時AWif-A Vif小于O時，判斷不改變壓控晶振的頻率；當(dāng)小于O同時AWif-AVif大于O時，判斷不改變壓控晶振的頻率。此時系統(tǒng)是由于外圍電路的干擾出現(xiàn)了不同的糾偏需求。
更優(yōu)選的，微處理器比較AW主-AV主和AW輔-AV輔，當(dāng)Λ W主_ Λ V主為0，同時Λ W不為O時，判斷不改變壓控晶振的頻率。以對主同步鑒相模塊的判斷為準(zhǔn)，不進行糾偏操作。
更優(yōu)選的，微處理器比較AW主-AV主和AW輔-AV輔，當(dāng)AW主-AV主大于O同時AWif-A Vif大于O時，判斷改變壓控晶振的頻率；當(dāng)小于O同時于O時，判斷改變壓控晶振的頻率。此時系統(tǒng)由于物理系統(tǒng)部分原因需要糾偏。
更優(yōu)選的，微處理器比較AW主-AV主和AW輔-AV輔，當(dāng)AW主-AV主不為0，而AWO時，改變壓控晶振的頻率。以對主同步鑒相模塊的判斷為準(zhǔn)，進行糾偏操作。
本發(fā)明的有益效果是是可以通過兩個同步鑒相器與兩塊光電池的配合，可以減少對于糾偏需求的誤判，更快更準(zhǔn)確的完成整個銣原子頻標(biāo)伺服系統(tǒng)的閉環(huán)鎖定。


圖1為本發(fā)明實施例銣原子頻標(biāo)伺服系統(tǒng)的原理圖。
具體實施方式
一種銣原子頻標(biāo)伺服系統(tǒng)，如圖1所示，包括微處理器7、高穩(wěn)晶振1、第一同步鑒相器61、第二同步鑒相器62、微波射頻源2、綜合器4、微波腔3，微波腔3中心軸線分別放置同一型號的第一光電池51、第二光電池52，第一光電池51發(fā)出量子鑒頻信號給第一同步鑒相器61，第二光電池52發(fā)出量子鑒頻信號給第二同步鑒相器62，第一同步鑒相器61、第二同步鑒相器62分別與微處理器7連接。
一種銣原子頻標(biāo)的量子鑒頻方法，采用如圖1所示的銣原子頻標(biāo)伺服系統(tǒng)，首先分別啟動第一同步鑒相器61、第二同步鑒相器62，完成整個物理系統(tǒng)中原子吸收譜線的掃頻，將第一同步鑒相器61獲得相應(yīng)的頻率fn、f21處對應(yīng)的電壓值Vn、V12和第二同步鑒相器62獲得相應(yīng)的頻率f12、f22處對應(yīng)的電壓值V21、V22存儲于所述微處理器7中；設(shè)定第一同步鑒相器61為主同步鑒相器，第二同步鑒相器62為輔助同步鑒相器；將主同步鑒相器獲得的同步鑒相誤差信號記為AWf并傳遞至微處理器7，將第一同步鑒相器61獲得相應(yīng)的頻率fn、f21處對應(yīng)的電壓值Vn、V12差值記為Λ V±,微處理器計算;將輔同步鑒相器獲得的同步鑒相誤差信號記為△評“專遞至微處理器7，將第二同步鑒相器62獲得相應(yīng)的頻率f12、f22處對應(yīng)的電壓值V21、V22差值記為AVif，微處理器計算AWif-AVif ;根據(jù)比較求得的主AW±八￥±和Λ Wif-Λ Vif的計算結(jié)果，判斷是否需要改變高穩(wěn)晶振I的頻率，具體如下:微處理器7比較Λ W主-AV主和Λ W輔-AV輔，當(dāng)Λ W主-AV主大于O同時Λ W輔-AV輔小于O時，判斷不改變高穩(wěn)晶振I的頻率；當(dāng)小于O同時Λ Wif-Λ Vif大于O時，判斷不改變高穩(wěn)晶振I的頻率。微處理器7比較AW主AV主和AW輔-AV輔，當(dāng)Λ W主-Λ V主為0，同時Λ W輔-Λ V輔不為O時，判斷不改變高穩(wěn)晶振I的頻率。微處理器7比較AW主-AV主和AW輔-AV輔，當(dāng)AW主-AV主大于O同時AW輔-AV輔大于O時，判斷改變高穩(wěn)晶振I的頻率；當(dāng)0同時AWif-A Vif小于O時，判斷改變高穩(wěn)晶振I的頻率。微處理器7比較AW主-AV主和AW輔AV輔，當(dāng)AW主-AV主不為0，而AW輔-AV輔為O時，改變高穩(wěn)晶振I的頻率。綜合器4發(fā)送到微波射頻源2的調(diào)制信號與發(fā)送到第一同步鑒相器61的第一同步信號、發(fā)送到第二同步鑒相器62的第二同步信號是相干的三路信號。最后所應(yīng)說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì) 說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種銣原子頻標(biāo)伺服系統(tǒng)，包括微處理器、壓控晶振、同步鑒相器、微波射頻源、綜合器、微波腔，微波腔內(nèi)裝有光電池，其特征是，所述微波腔兩端分別放置同一型號的第一光電池、第二光電池，所述第一光電池發(fā)出量子鑒頻信號給第一同步鑒相器，所述第二光電池發(fā)出量子鑒頻信號給第二同步鑒相器，所述第一同步鑒相器、第二同步鑒相器分別與所述微處理器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銣原子頻標(biāo)伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光電池與第二光電池對稱地安裝在微波腔中心軸線的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的銣原子頻標(biāo)伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述壓控晶振為高穩(wěn)晶振。
4.一種使用權(quán)利要求1所述銣原子頻標(biāo)的量子鑒頻方法，其特征是，分別啟動所述第一同步鑒相器、第二同步鑒相器，將所述第一同步鑒相器獲得相應(yīng)的頻率fn、f21處對應(yīng)的電壓值Vn、V12和所述第二同步鑒相器獲得相應(yīng)的頻率f12、f22處對應(yīng)的電壓值V21、V22存儲于所述微處理器中； 設(shè)定其中一個同步鑒相器為主同步鑒相器，另一個為輔助同步鑒相器； 將所述主同步鑒相器獲得的同步鑒相誤差信號ΔWf傳遞至所述微處理器，所述微處理器計算ΔW主-ΔV主； 將所述輔同步鑒相器獲得的同步鑒相誤差信號ΔWif傳遞至所述微處理器，所述微處理器計算ΔW輔-ΔV輔； 根據(jù)比較求得的主ΔW主-ΔV主和ΔW輔-ΔV輔的計算結(jié)果，判斷是否需要改變所述壓控晶振的頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述銣原子頻標(biāo)的量子鑒頻方法，其特征在于，所述綜合器發(fā)送到所述微波射頻源的調(diào)制信號與發(fā)送到所述第一同步鑒相器的第一同步信號、發(fā)送到所述第二同步鑒相器的第二同步信號是相干的三路信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的銣原子頻標(biāo)的量子鑒頻方法，其特征在于，所述微處理器比較ΔW主-ΔV主和ΔW輔-ΔV輔，當(dāng)ΔW主-ΔV主大于O同時Δ W輔-Δ V輔小于O時，判斷不改變壓控晶振的頻率；當(dāng)V±小于O同時ΔWif-ΔVif大于O時，判斷不改變壓控晶振的頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述銣原子頻標(biāo)的量子鑒頻方法，其特征在于，所述微處理器比較 ΔW主—ΔV主 口 ΔW輔一ΔV輔，當(dāng) ΔW主_ΔV±%0，同Bi ΔW輔—Δ乂輔$力 O壓控晶振的頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述銣原子頻標(biāo)的量子鑒頻方法，其特征在于，所述微處理器比較ΔW主-ΔV主和ΔW輔-ΔV輔，當(dāng)ΔW主-ΔV主大于O同時Δ W輔-Δ V輔大于O時，判斷改變所述壓控晶振的頻率；當(dāng)小于O同時ΔWif-ΔVif小于O時，判斷改變所述壓控晶振的頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述銣原子頻標(biāo)的量子鑒頻方法，其特征在于，所述微處理器比較ΔW主-ΔV主和ΔW輔-ΔV輔，當(dāng)ΔW主-ΔV主不為O，而ΔW輔-ΔV輔為O時，改變所述壓控晶振的頻率。傳遞至所述微處理器，所述微處理器計算AW輔-AV輔； 根據(jù)比較求得的主ΔW主-AV主和AW輔-AV輔的計算結(jié)果，判斷是否需要改變所述壓控晶振的頻率。
全文摘要
本發(fā)明屬于銣原子頻標(biāo)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種被動銣原子頻標(biāo)伺服系統(tǒng)及量子鑒頻方法。銣原子頻標(biāo)伺服系統(tǒng)包括微處理器、壓控晶振、同步鑒相器、微波射頻源、綜合器、微波腔，微波腔內(nèi)裝有光電池，微波腔兩端分別放置同一型號的第一光電池、第二光電池，第一光電池發(fā)出量子鑒頻信號給第一同步鑒相器，第二光電池發(fā)出量子鑒頻信號給第二同步鑒相器，第一同步鑒相器、第二同步鑒相器分別與所述微處理器連接。設(shè)定一個同步鑒相器為主同步鑒相器，另一個為輔助同步鑒相器；根據(jù)比較求得的主ΔW主-ΔV主和ΔW輔-ΔV輔的計算結(jié)果，判斷是否需要改變壓控晶振的頻率。本發(fā)明可以減少對于糾偏需求的誤判，更準(zhǔn)確的完成銣原子頻標(biāo)伺服系統(tǒng)的閉環(huán)鎖定。
文檔編號H03L7/26GK103152038SQ20131003901
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者雷海東 申請人:江漢大學(xué)