專利名稱：一種用于被動(dòng)型銣原子鐘的微波功率穩(wěn)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及銣原子鐘領(lǐng)域，特別涉及一種用于被動(dòng)型銣原子鐘的微波功率穩(wěn)定裝置。
背景技術(shù)：
被動(dòng)型銣原子鐘包括物理系統(tǒng)和電子線路兩部分。物理系統(tǒng)包括微波腔、放置在微波腔內(nèi)的集成濾光共振泡、繞在微波腔外壁上的C場線圈和光電池。電子線路包括伺服環(huán)路、壓控晶體振蕩器和微波探詢信號(hào)產(chǎn)生電路。被動(dòng)型銣原子鐘工作時(shí)，集成濾光共振泡中的銣原子在C場和輸入的微波探詢信號(hào)作用下，發(fā)生原子分裂和共振躍遷，并提供一個(gè)頻率穩(wěn)定、線寬較窄的原子共振吸收線。光電池對原子共振吸收線進(jìn)行光電檢測。伺服環(huán)路分別與光電池和壓控晶體振蕩器連接，能夠?qū)怆姵貦z測的光信號(hào)進(jìn)行處理，并產(chǎn)生糾偏電壓至壓控晶體振蕩器。壓控晶體振蕩器與微波探詢信號(hào)產(chǎn)生電路連接，壓控晶體振蕩器在糾偏電壓作用下輸出頻率信號(hào)至微波探詢信號(hào)產(chǎn)生電路。微波探詢信號(hào)產(chǎn)生電路在壓控晶體振蕩器輸出的頻率信號(hào)作用下，產(chǎn)生并輸出微波探詢信號(hào)至物理系統(tǒng)。在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:由于集成濾光共振泡的體積較大，泡中各部分銣原子所受到的C場是不均勻的，泡中各部分原子基態(tài)0-0躍遷的中心頻率實(shí)際上是各部分原子躍遷譜線的疊加。若某一時(shí)刻輸出至物理系統(tǒng)的微波功率，即微波探詢信號(hào)的功率發(fā)生變化，會(huì)使疊加后的原子躍遷譜線中心頻率也發(fā)生變化，進(jìn)而使得光電池檢測的光信號(hào)及伺服環(huán)路輸出的糾偏電壓發(fā)生變化，從而導(dǎo)致壓控晶體振蕩器的輸出頻率，即被動(dòng)型銣原子鐘的輸出頻率發(fā)生變化。

實(shí)用新型內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種用于被動(dòng)型銣原子鐘的微波功率穩(wěn)定裝置。所述技術(shù)方案如下:本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種用于被動(dòng)型銣原子鐘的微波功率穩(wěn)定裝置。所述被動(dòng)型銣原子鐘包括前級交流放大器、伺服環(huán)路和壓控晶體振蕩器，所述裝置包括:用于檢測所述前級交流放大器輸出的放大后的光檢信號(hào)的最大值的第一檢測模塊；用于檢測所述前級交流放大器輸出的放大后的光檢信號(hào)的最小值的第二檢測模塊；用于計(jì)算所述第一檢測模塊檢測的最大值和所述第二檢測模塊檢測的最小值之間的差值的計(jì)算模塊；用于根據(jù)所述計(jì)算模塊計(jì)算出的差值，對所述伺服環(huán)路輸出的壓控電壓進(jìn)行修正，且輸出修正后的壓控電壓至所述壓控晶體振蕩器，以使所述壓控晶體振蕩器輸出頻率變化的信號(hào)，進(jìn)而保持微波功率穩(wěn)定的修正模塊；其中，所述第一檢測模塊分別與所述前級交流放大器和所述計(jì)算模塊連接，所述第二檢測模塊分別與所述前級交流放大器和所述計(jì)算模塊連接，所述計(jì)算模塊與所述修正模塊連接，所述修正模塊分別與所述伺服環(huán)路和所述壓控晶體振蕩器連接。[0010]其中，所述修正模塊包括第七運(yùn)算放大器、第八運(yùn)算放大器、第九運(yùn)算放大器、第三電容、第四電容、第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、以及第十六電阻；所述第七運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述計(jì)算模塊連接，所述第七運(yùn)算放大器的反相輸入端分別與所述第九電阻和所述第十電阻的第一端連接，所述第七運(yùn)算放大器的輸出端與所述第十一電阻的第一端連接，所述第九電阻的第二端接地，所述第十電阻的第二端連在所述第七運(yùn)算放大器和所述第十一電阻的連接點(diǎn)上；所述第三電容的第一端連在所述第七運(yùn)算放大器和所述計(jì)算模塊的連接點(diǎn)上，所述第三電容的第二端接地，所述第十一電阻的第二端與所述第八運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，所述第十二電阻的第一端連在所述第十一電阻和所述第八運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)上，所述第十二電阻的第二端與所述第八運(yùn)算放大器的輸入端連接；所述第九運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述伺服環(huán)路連接，所述第九運(yùn)算放大器的反相輸入端分別與所述第十三電阻和所述第十四電阻的第一端連接，所述第九運(yùn)算放大器的輸出端與所述第十五電阻的第一端連接，所述第十三電阻的第二端接地，所述第十四電阻的第二端連在所述第九運(yùn)算放大器和所述第十五電阻的連接點(diǎn)上；所述第四電容的第一端連在所述第九運(yùn)算放大器和所述伺服環(huán)路的連接點(diǎn)上，所述第四電容的第二端接地，所述第十五電阻的第二端與所述第八運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，所述第十六電阻的第一端連在所述第十五電阻和所述第八運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)上，所述第十六電阻的第二端接地；所述第十一電阻、所述第十二電阻、所述第十五電阻和所述第十六電阻的阻值相等，所述第十二電阻和所述第八運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)接所述壓控晶體振蕩器。
其中，所述第一檢測模塊包括第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、第一二極管、第二二極管、第一電阻、第二電阻、以及第一電容；所述第一運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述前級交流放大器的輸出端連接，所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端分別與所述第一二極管的正極和所述第一電阻的第一端連接，所述第一運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述第一二極管的負(fù)極和所述第二二極管的正極連接;所述第二二極管的負(fù)極分別與所述第二電阻的第一端和所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，所述第一電容的第一端與所述第二電阻的第二端連接，且所述第一電容與所述第二電阻的連接點(diǎn)接地；所述第一電容的第二端連在所述第二二極管與所述第二運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)上，所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端與所述第一電阻的第二端連接，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述第一電阻的第二端和所述計(jì)算模塊連接。其中，所述第二檢測模塊包括直流電平源、第三運(yùn)算放大器、第四運(yùn)算放大器、第五運(yùn)算放大器、第三二極管、第四二極管、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、以及第二電容；所述第三電阻的第一端與所述前級交流放大器的輸出端連接，所述第三電阻的第二端分別與所述第四電阻的第一端、所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端、以及所述第五電阻的第一端連接，所述第四電阻的第一端與所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，所述第四電阻的第二端與所述直流電平源連接；所述第三運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述第六電阻的第一端連接，所述第三運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述第五電阻的第二端和所述第四運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，第六電阻的第二端接地；所述第四運(yùn)算放大器的反相輸入端分別與所述第三二極管的正極和所述第七電阻的第一端連接，所述第四運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述第三二極管的負(fù)極和所述第四二極管的正極連接，所述第四二極管的負(fù)極分別與所述第八電阻的第一端和所述第五運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，所述第二電容的第一端與所述第八電阻的第二端連接，且所述第二電容與所述第八電阻的連接點(diǎn)接地；所述第二電容的第二端連在所述第四二極管與所述第五運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)上，所述第五運(yùn)算放大器的反相輸入端與所述第七電阻的第二端連接，所述第五運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述第七電阻的第二端和所述計(jì)算模塊連接。其中，所述計(jì)算模塊包括第六運(yùn)算放大器、第一對稱電阻、第二對稱電阻、第三對稱電阻和第四對稱電阻；所述第一對稱電阻的第一端與所述第一檢測模塊連接，所述第一對稱電阻的第二端與所述第六運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，所述第二對稱電阻的第一端連在所述第一對稱電阻與所述第六運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)上，所述第二對稱電阻的第二端與所述第六運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述第二對稱電阻與所述第六運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)接所述修正模塊，所述第三對稱電阻的第一端與所述第二檢測模塊連接，所述第三對稱電阻的第二端與所述第六運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，所述第四對稱電阻的第一端連在所述第三對稱電阻與所述第六運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)上，所述第四對稱電阻的第二端接地；所述第一對稱電阻和所述第三對稱電阻的阻值相等，所述第二對稱電阻和所述第四對稱電阻的阻值相等。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:通過第一檢測模塊檢測前級交流放大器輸出的放大后的光檢信號(hào)的最大值；第二檢測模塊檢測所述前級交流放大器輸出的放大后的光檢信號(hào)的最小值；計(jì)算模塊計(jì)算所述第一檢測模塊檢測的最大值和所述第二檢測模塊檢測的最小值之間的差值；修正模塊根據(jù)所述計(jì)算模塊計(jì)算出的差值，對所述伺服環(huán)路輸出的壓控電壓進(jìn)行修正，且輸出修正后的壓控電壓至壓控晶體振蕩器，以使所述壓控晶體振蕩器輸出頻率變化的信號(hào)，進(jìn)而保持微波功率穩(wěn)定。
為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，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是被動(dòng)型銣原子鐘的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于被動(dòng)型銣原子鐘的微波功率穩(wěn)定裝置的結(jié)構(gòu)不意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微波功率與光檢信號(hào)的幅度的關(guān)系示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的第一檢測模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的第二檢測模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的第三運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)示意圖；[0030]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的計(jì)算模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的修正模塊的結(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)施例在描述本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案之前，首先描述被動(dòng)型銣原子鐘的組成。參見圖1，被動(dòng)型銣原子鐘包括物理系統(tǒng)10、前級交流放大器11、伺服環(huán)路12、壓控晶體振蕩器13、以及微波探詢信號(hào)產(chǎn)生電路14。前級交流放大器11分別與物理系統(tǒng)10中的光電池IOa和伺服環(huán)路12連接，用于對光電池IOa輸入的光檢信號(hào)進(jìn)行放大處理，并輸出放大后的光檢信號(hào)至伺服環(huán)路12。伺服環(huán)路12分別與壓控晶體振蕩器13和微波探詢信號(hào)產(chǎn)生電路14連接，用于在同步參考信號(hào)作用下，對放大后的光檢信號(hào)進(jìn)行同步鑒相，并根據(jù)同步鑒相結(jié)果輸出壓控信號(hào)至壓控晶體振蕩器13。壓控晶體振蕩器13與微波探詢信號(hào)產(chǎn)生電路14連接，用于在壓控信號(hào)作用下，輸出頻率變化的信號(hào)至微波探詢信號(hào)產(chǎn)生電路14。微波探詢信號(hào)產(chǎn)生電路14 一方面提供伺服環(huán)路12所需的同步參考信號(hào)，另一方面根據(jù)壓控晶體振蕩器13的輸出頻率信號(hào)產(chǎn)生物理系統(tǒng)10進(jìn)行量子鑒頻所需的微波探詢信號(hào)。此為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再詳述?；谏鲜鰞?nèi)容，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種用于被動(dòng)型銣原子鐘的微波功率穩(wěn)定裝置。參見圖2，該裝置包括:用于檢測前級交流放大器11輸出的放大后的光檢信號(hào)的最大值的第一檢測模塊101 ;用于檢測前級交流放大器11輸出的放大后的光檢信號(hào)的最小值的第二檢測模塊102 ；用于計(jì)算第一檢測模塊101檢測的最大 值和第二檢測模塊102檢測的最小值之間的差值的計(jì)算模塊103 ;用于根據(jù)計(jì)算模塊103計(jì)算出的差值，對伺服環(huán)路12輸出的壓控電壓進(jìn)行修正，且輸出修正后的壓控電壓至壓控晶體振蕩器13，以使壓控晶體振蕩器13輸出頻率變化的信號(hào)，進(jìn)而保持微波功率穩(wěn)定的修正模塊104。其中，第一檢測模塊101分別與前級交流放大器11和計(jì)算模塊103連接，第二檢測模塊102分別與前級交流放大器11和計(jì)算模塊103連接，計(jì)算模塊103與修正模塊104連接，修正模塊104分別與伺服環(huán)路12和壓控晶體振蕩器13連接。一般地，當(dāng)微波功率變化時(shí)，前級交流放大器11放大后的光檢信號(hào)的幅度發(fā)生變化。參見圖3，橫坐標(biāo)為微波功率(單位為dBm)縱坐標(biāo)為光檢信號(hào)的幅度(單位為mV)。從圖3可知，微波功率和光檢信號(hào)的幅度變化關(guān)系是正比關(guān)系。因此，可以根據(jù)光檢信號(hào)的最大值和最小值來評估微波功率是否變化，進(jìn)而保持微波功率穩(wěn)定。其中，第一檢測模塊101用于檢測光檢信號(hào)的最大值。參見圖4，第一檢測模塊101包括第一運(yùn)算放大器Al、第二運(yùn)算放大器A2、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電阻R1、第二電阻R2、以及第一電容Cl。具體地，第一運(yùn)算放大器Al的同相輸入端與前級交流放大器11的輸出端連接，第一運(yùn)算放大器Al的反相輸入端分別與第一二極管Dl的正極和第一電阻Rl的第一端連接，第一運(yùn)算放大器Al的輸出端分別與第一二極管Dl的負(fù)極和第二二極管D2的正極連接。第二二極管D2的負(fù)極分別與第二電阻R2的第一端和第二運(yùn)算放大器A2的同相輸入端連接。第一電容Cl的第一端與第二電阻R2的第二端連接，且第一電容Cl與第二電阻R2的連接點(diǎn)接GND (Ground，地);第一電容Cl的第二端連在第二二極管D2與第二運(yùn)算放大器A2的連接點(diǎn)上。第二運(yùn)算放大器A2的反相輸入端與第一電阻Rl的第二端連接，第二運(yùn)算放大器A2的輸出端分別與第一電阻Rl的第二端和計(jì)算模塊103連接。再次參見圖4，當(dāng)光檢信號(hào)電壓值大于第一電容Cl電壓值時(shí)，第一電阻Rl上產(chǎn)生壓降，電流從左到右。根據(jù)運(yùn)放的虛斷法則第一二極管Dl不會(huì)導(dǎo)通。這時(shí)充電電流經(jīng)過第二二極管D2對第一電容Cl進(jìn)行充電。當(dāng)光檢信號(hào)電壓值低于第一電容Cl電壓時(shí),第二電阻R2上產(chǎn)生壓降，電流從右到左。根據(jù)運(yùn)放的虛斷法則第二二極管D2不會(huì)導(dǎo)通，這時(shí)電流只有經(jīng)過第一二極管Dl進(jìn)入第一運(yùn)算放大器Al。由于第二運(yùn)算放大器A4的輸出電壓與第一電容Cl上的電壓相同，那么第一二極管Dl將截止，第一電容Cl不能導(dǎo)過第一二極管Dl放電，電壓得到保護(hù)，即第一電容Cl與第二運(yùn)算放大器A2輸出的電壓值Vl記錄了光檢信號(hào)的最大值。其中，第二檢測模塊102用于檢測光檢信號(hào)的最小值。參見圖5，第二檢測模塊102包括直流電平源Vref、第三運(yùn)算放大器A3、第四運(yùn)算放大器A4、第五運(yùn)算放大器A5、第三二極管D3、第四二極管D4、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、以及第二電容C2。具體地，第三電阻R3的第一端與前級交流放大器11的輸出端連接，第三電阻R3的第二端分別與第四電阻R4的第一端、第三運(yùn)算放大器A3的反相輸入端、以及第五電阻R5的第一端連接。第四電阻R4的第一端與第三運(yùn)算放大器A3的反相輸入端連接，第四電阻R4的第二端與直流電平 源Vief連接。第三運(yùn)算放大器A3的同相輸入端與第六電阻R6的第一端連接。第三運(yùn)算放大器A3的輸出端分別與第五電阻R5的第二端和第四運(yùn)算放大器A4的同相輸入端連接。第六電阻R6的第二端接GND。第四運(yùn)算放大器A4的反相輸入端分別與第三二極管D3的正極和第七電阻R7的第一端連接，第四運(yùn)算放大器A4的輸出端分別與第三二極管D3的負(fù)極和第四二極管D4的正極連接。第四二極管D4的負(fù)極分別與第八電阻R8的第一端和第五運(yùn)算放大器A5的同相輸入端連接。第二電容C2的第一端與第八電阻R8的第二端連接，且第二電容C2與第八電阻R8的連接點(diǎn)接GND ;第二電容C2的第二端連在第四二極管D4與第五運(yùn)算放大器A5的連接點(diǎn)上。第五運(yùn)算放大器A5的反相輸入端與第七電阻R7的第二端連接，第五運(yùn)算放大器A5的輸出端分別與第七電阻R7的第二端和計(jì)算模塊103連接。參見圖6，假設(shè)前級交流放大器11輸出的放大后的光檢信號(hào)為a，光檢信號(hào)a的谷值、峰值均為正。為了檢測到光檢信號(hào)的最小值，第二檢測模塊102采用第三運(yùn)算放大器A3先將光檢信號(hào)進(jìn)行反相，得到圖6中b所示的信號(hào)輸出。然后，為反相后的信號(hào)b疊加一個(gè)負(fù)幅度的直流電平Vref，使得完成光檢信號(hào)高、低電平的轉(zhuǎn)換，得到圖6中c所示的信號(hào)輸出。進(jìn)一步地，再次參見圖5，圖6中c所示的信號(hào)輸出將送至第四運(yùn)算放大器A4的同相輸入端。其中，第四運(yùn)算放大器A4和第五運(yùn)算放大器A5的工作原理同第一運(yùn)算放大器Al和第二運(yùn)算放大器A2，在此不再詳述。只不過此時(shí)刻由于光檢信號(hào)已經(jīng)經(jīng)過第三運(yùn)算放大器A3處理，第四運(yùn)算放大器A4和第五運(yùn)算放大器A5完成的是光檢信號(hào)最小值的檢測:第五運(yùn)算放大器A5輸出的電壓值V2記錄了光檢信號(hào)的最小值。值得說明的是，第一電容Cl和第二電容C2分別有一個(gè)放電電阻，即第二電阻R2和第八電阻R8。R2*C1或R8*C2的放電時(shí)間常數(shù)τ需要根據(jù)實(shí)際的光檢信號(hào)的周期來設(shè)定，假設(shè)光檢信號(hào)的頻率為79Hz，則τ取IS即可。其中，參見圖7，計(jì)算模塊103包括第六運(yùn)算放大器Α6、第一對稱電阻Rx、第二對稱電阻Ry、第三對稱電阻Rx’和第四對稱電阻Ry’。具體地，第一對稱電阻Rx的第一端與第一檢測模塊101連接，第一對稱電阻Rx的第二端與第六運(yùn)算放大器A6的反相輸入端連接。第二對稱電阻Ry的第一端連在第一對稱電阻Rx與第六運(yùn)算放大器A6的連接點(diǎn)上，第二對稱電阻Ry的第二端與第六運(yùn)算放大器A6的輸出端連接。第二對稱電阻Ry與第六運(yùn)算放大器A6的連接點(diǎn)接修正模塊104。第三對稱電阻Rx’的第一端與第二檢測模塊102連接，第三對稱電阻Rx’的第二端與第六運(yùn)算放大器A6的同相輸入端連接。第四對稱電阻Ry’的第一端連在第三對稱電阻Rx’與第六運(yùn)算放大器A6的連接點(diǎn)上，第四對稱電阻Ry’的第二端接GND。第一對稱電阻Rx和第三對稱電阻Rx’的阻值相等，第二對稱電阻Ry和第四對稱電阻Ry’的阻值相等。具體地，第一對稱電阻Rx、第二對稱電阻Ry、第三對稱電阻Rx’和第四對稱電阻Ry’用于調(diào)節(jié)第六運(yùn)算放大器A6的放大倍數(shù)。假設(shè)第一對稱電阻Rx和第三對稱電阻Rx’的阻值為X，第二對稱電阻Ry和第四對稱電阻Ry’的阻值為Y，最終第六運(yùn)算放大器A6輸出的差值為 V’= (V2-V1)* (Y / X)。其中，參見圖8，修正模塊104包括第七運(yùn)算放大器A7、第八運(yùn)算放大器AS、第九運(yùn)算放大器A9、第三電容C3、第四電容C4、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、以及第十六電阻R16。具體地，第 七運(yùn)算放大器A7的同相輸入端與計(jì)算模塊103連接，第七運(yùn)算放大器A7的反相輸入端分別與第九電阻R9和第十電阻RlO的第一端連接，第七運(yùn)算放大器A7的輸出端與第i^一電阻Rll的第一端連接。第九電阻R9的第二端接GND，第十電阻RlO的第二端連在第七運(yùn)算放大器A7和第十一電阻RlI的連接點(diǎn)上。第三電容C3的第一端連在第七運(yùn)算放大器A7和計(jì)算模塊103的連接點(diǎn)上，第三電容C3的第二端接GND。第H^一電阻Rll的第二端與第八運(yùn)算放大器AS的反相輸入端連接。第十二電阻R12的第一端連在第十一電阻Rll和第八運(yùn)算放大器AS的連接點(diǎn)上，第十二電阻R12的第二端與第八運(yùn)算放大器A8的輸入端連接。第九運(yùn)算放大器A9的同相輸入端與伺服環(huán)路12連接，第九運(yùn)算放大器A9的反相輸入端分別與第十三電阻R13和第十四電阻R14的第一端連接，第九運(yùn)算放大器A9的輸出端與第十五電阻R15的第一端連接。第十三電阻R13的第二端接GND，第十四電阻R14的第二端連在第九運(yùn)算放大器A9和第十五電阻R15的連接點(diǎn)上。第四電容C4的第一端連在第九運(yùn)算放大器A9和伺服環(huán)路12的連接點(diǎn)上，第四電容C4的第二端接GND。第十五電阻R15的第二端與第八運(yùn)算放大器AS的同相輸入端連接。第十六電阻R16的第一端連在第十五電阻R15和第八運(yùn)算放大器AS的連接點(diǎn)上，第十六電阻R16的第二端接GND。第^^一電阻R11、第十二電阻R12、第十五電阻R15和第十六電阻R16的阻值相等，第十二電阻R12和第八運(yùn)算放大器AS的連接點(diǎn)接壓控晶體振蕩器13。具體地，修正模塊104在進(jìn)行修正操作時(shí)，可以將伺服環(huán)路12輸出的壓控電壓和計(jì)算模塊103計(jì)算出的差值分別進(jìn)行直流運(yùn)放處理，以得到相應(yīng)的直流電壓。假設(shè)壓控電壓為Vtl,已知差值為V’，那么經(jīng)過直流運(yùn)放處理，兩者相應(yīng)的直流電壓分別為KtlVtl和K’ V。其中，K。和 K’ 為伺服放大增益:K0=1+R14 / R13，K，=1+R10 / R9。具體地，修正模塊104根據(jù)計(jì)算模塊103計(jì)算出的差值，對伺服環(huán)路12輸出的壓控電壓進(jìn)行修正，包括:比較伺服環(huán)路12輸出的壓控電壓與計(jì)算模塊103計(jì)算出的差值，得到修正后的壓控電壓。具體地，該修正后的壓控電壓為，ΚΛτΚ’ V’，即第八運(yùn)算放大器AS輸出ΚΛτΚ’ν’。修正模塊104得到修正后的壓控電壓后，輸出修正后的壓控電壓至壓控晶體振蕩器13，以使壓控晶體振蕩器13輸出頻率變化的信號(hào)。由于微波功率增大，光檢信號(hào)的幅度也增大，那么K’ V’也相應(yīng)增大，從而使KtlVtTr V’減小，當(dāng)ΚΛτΚ’ V’作為糾偏電壓作用于壓控晶體振蕩器13時(shí)，壓控晶體振蕩器13的輸出頻率將變小，微波探詢信號(hào)產(chǎn)生電路14產(chǎn)生的微波探詢信號(hào)的功率也將減小，從而將微波功率保持穩(wěn)定，克服了被動(dòng)型銣原子鐘微波功率頻移的影響。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的上述裝置帶來的有益效果是:通過第一檢測模塊檢測前級交流放大器輸出的放大后的光檢信號(hào)的最大值；第二檢測模塊檢測前級交流放大器輸出的放大后的光檢信號(hào)的最小值；計(jì)算模塊計(jì)算第一檢測模塊檢測的最大值和第二檢測模塊檢測的最小值之間的差值；修正模塊根據(jù)計(jì)算模塊計(jì)算出的差值，對伺服環(huán)路輸出的壓控電壓進(jìn)行修正，且輸出修正后的壓控電壓至壓控晶體振蕩器，以使壓控晶體振蕩器輸出頻率變化的信號(hào)，進(jìn)而保持微波功率穩(wěn)定。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1.一種用于被動(dòng)型銣原子鐘的微波功率穩(wěn)定裝置，所述被動(dòng)型銣原子鐘包括前級交流放大器、伺服環(huán)路和壓控晶體振蕩器，其特征在于，所述裝置包括: 用于檢測所述前級交流放大器輸出的放大后的光檢信號(hào)的最大值的第一檢測模塊；用于檢測所述前級交流放大器輸出的放大后的光檢信號(hào)的最小值的第二檢測模塊；用于計(jì)算所述第一檢測模塊檢測的最大值和所述第二檢測模塊檢測的最小值之間的差值的計(jì)算模塊；用于根據(jù)所述計(jì)算模塊計(jì)算出的差值，對所述伺服環(huán)路輸出的壓控電壓進(jìn)行修正，且輸出修正后的壓 控電壓至所述壓控晶體振蕩器，以使所述壓控晶體振蕩器輸出頻率變化的信號(hào)，進(jìn)而保持微波功率穩(wěn)定的修正模塊； 其中，所述第一檢測模塊分別與所述前級交流放大器和所述計(jì)算模塊連接，所述第二檢測模塊分別與所述前級交流放大器和所述計(jì)算模塊連接，所述計(jì)算模塊與所述修正模塊連接，所述修正模塊分別與所述伺服環(huán)路和所述壓控晶體振蕩器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述修正模塊包括第七運(yùn)算放大器、第八運(yùn)算放大器、第九運(yùn)算放大器、第三電容、第四電容、第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、以及第十六電阻； 所述第七運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述計(jì)算模塊連接，所述第七運(yùn)算放大器的反相輸入端分別與所述第九電阻和所述第十電阻的第一端連接，所述第七運(yùn)算放大器的輸出端與所述第十一電阻的第一端連接，所述第九電阻的第二端接地，所述第十電阻的第二端連在所述第七運(yùn)算放大器和所述第十一電阻的連接點(diǎn)上；所述第三電容的第一端連在所述第七運(yùn)算放大器和所述計(jì)算模塊的連接點(diǎn)上，所述第三電容的第二端接地，所述第十一電阻的第二端與所述第八運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，所述第十二電阻的第一端連在所述第十一電阻和所述第八運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)上，所述第十二電阻的第二端與所述第八運(yùn)算放大器的輸入端連接； 所述第九運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述伺服環(huán)路連接，所述第九運(yùn)算放大器的反相輸入端分別與所述第十三電阻和所述第十四電阻的第一端連接，所述第九運(yùn)算放大器的輸出端與所述第十五電阻的第一端連接，所述第十三電阻的第二端接地，所述第十四電阻的第二端連在所述第九運(yùn)算放大器和所述第十五電阻的連接點(diǎn)上；所述第四電容的第一端連在所述第九運(yùn)算放大器和所述伺服環(huán)路的連接點(diǎn)上，所述第四電容的第二端接地，所述第十五電阻的第二端與所述第八運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，所述第十六電阻的第一端連在所述第十五電阻和所述第八運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)上，所述第十六電阻的第二端接地； 所述第十一電阻、所述第十二電阻、所述第十五電阻和所述第十六電阻的阻值相等，所述第十二電阻和所述第八運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)接所述壓控晶體振蕩器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一檢測模塊包括第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、第一二極管、第二二極管、第一電阻、第二電阻、以及第一電容； 所述第一運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述前級交流放大器的輸出端連接，所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端分別與所述第一二極管的正極和所述第一電阻的第一端連接，所述第一運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述第一二極管的負(fù)極和所述第二二極管的正極連接； 所述第二二極管的負(fù)極分別與所述第二電阻的第一端和所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，所述第一電容的第一端與所述第二電阻的第二端連接，且所述第一電容與所述第二電阻的連接點(diǎn)接地；所述第一電容的第二端連在所述第二二極管與所述第二運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)上，所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端與所述第一電阻的第二端連接，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述第一電阻的第二端和所述計(jì)算模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二檢測模塊包括直流電平源、第三運(yùn)算放大器、第四運(yùn)算放大器、第五運(yùn)算放大器、第三二極管、第四二極管、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、以及第二電容； 所述第三電阻的第一端與所述前級交流放大器的輸出端連接，所述第三電阻的第二端分別與所述第四電阻的第一端、所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端、以及所述第五電阻的第一端連接，所述第四電阻的第一端與所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，所述第四電阻的第二端與所述直流電平源連接；所述第三運(yùn)算放大器的同相輸入端與所述第六電阻的第一端連接，所述第三運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述第五電阻的第二端和所述第四運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，第六電阻的第二端接地； 所述第四運(yùn)算放大器的反相輸入端分別與所述第三二極管的正極和所述第七電阻的第一端連接，所述第四運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述第三二極管的負(fù)極和所述第四二極管的正極連接，所述第四二極管的負(fù)極分別與所述第八電阻的第一端和所述第五運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，所述第二電容的第一端與所述第八電阻的第二端連接，且所述第二電容與所述第八電阻的連接點(diǎn)接地；所述第二電容的第二端連在所述第四二極管與所述第五運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)上，所述第五運(yùn)算放大器的反相輸入端與所述第七電阻的第二端連接，所述第五運(yùn)算放大器的輸出端分別與所述第七電阻的第二端和所述計(jì)算模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述計(jì)算模塊包括第六運(yùn)算放大器、第一對稱電阻、第二對稱電阻、第三對稱電阻和第四對稱電阻； 所述第一對稱電阻的第一端與所述第一檢測模塊連接，所述第一對稱電阻的第二端與所述第六運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，所述第二對稱電阻的第一端連在所述第一對稱電阻與所述第六運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)上，所述第二對稱電阻的第二端與所述第六運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述第二對稱電阻與所述第六運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)接所述修正模塊，所述第三對稱電阻的第 一端與所述第二檢測模塊連接，所述第三對稱電阻的第二端與所述第六運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，所述第四對稱電阻的第一端連在所述第三對稱電阻與所述第六運(yùn)算放大器的連接點(diǎn)上，所述第四對稱電阻的第二端接地；所述第一對稱電阻和所述第三對稱電阻的阻值相等，所述第二對稱電阻和所述第四對稱電阻的阻值相等。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于被動(dòng)型銣原子鐘的微波功率穩(wěn)定裝置，屬于銣原子鐘領(lǐng)域。裝置用于檢測前級交流放大器輸出的放大后的光檢信號(hào)的最大值的第一檢測模塊；用于檢測放大后的光檢信號(hào)的最小值的第二檢測模塊；用于計(jì)算最大值和最小值之間的差值的計(jì)算模塊；用于根據(jù)差值，對伺服環(huán)路輸出的壓控電壓進(jìn)行修正，且輸出修正后的壓控電壓至壓控晶體振蕩器，以使壓控晶體振蕩器輸出頻率變化的信號(hào)，進(jìn)而保持微波功率穩(wěn)定的修正模塊；第一檢測模塊分別與前級交流放大器和計(jì)算模塊連接，第二檢測模塊分別與前級交流放大器和計(jì)算模塊連接，計(jì)算模塊與修正模塊連接，修正模塊分別與伺服環(huán)路和壓控晶體振蕩器連接。本實(shí)用新型能保持微波功率穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H03L7/26GK203119875SQ201320062879
公開日2013年8月7日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者雷海東 申請人:江漢大學(xué)