原子頻標(biāo)伺服電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及原子鐘領(lǐng)域，特別涉及一種原子頻標(biāo)伺服電路。
【背景技術(shù)】
[0002]相干布居囚禁(英文Coherent Populat1n Trapping，簡(jiǎn)稱:CPT)原子頻標(biāo)原理是采用雙色相干激光激勵(lì)堿金屬蒸汽腔，當(dāng)雙色相干激光的頻率差值與堿金屬基態(tài)兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)頻率差時(shí)，原子被制備成CPT態(tài)而對(duì)光的吸收減弱，將呈現(xiàn)電磁感應(yīng)透明(英文:Electromagnetically Induced Transparency，簡(jiǎn)稱:EIT)現(xiàn)象，將此時(shí)產(chǎn)生的窄線寬電磁感應(yīng)透明譜線作為鑒頻信號(hào)去鎖定壓控晶振。
[0003]而隨著對(duì)于CPT原子頻標(biāo)的研究逐步?米入，如何進(jìn)一步提尚CPT原子頻標(biāo)的頻率穩(wěn)定度成為了目前的一個(gè)重要課題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種原子頻標(biāo)伺服電路。所述技術(shù)方案如下:
[0005]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種原子頻標(biāo)伺服電路，包括同步鑒相單元，所述伺服電路還包括:
[0006]光開(kāi)關(guān)、分光片和光電檢測(cè)單元，所述光開(kāi)關(guān)和所述分光片依次設(shè)置在所述原子頻標(biāo)的物理系統(tǒng)中的激光器和吸收泡之間，所述吸收泡和所述光電檢測(cè)單元分別設(shè)于所述分光片分出的兩束激光的光路上；
[0007]與運(yùn)算單元、奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列、控制所述光開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作的控制單元、檢測(cè)所述原子頻標(biāo)整機(jī)振蕩周期的檢測(cè)單元和計(jì)算所述原子頻標(biāo)整機(jī)閉環(huán)時(shí)間的計(jì)算單元，所述與運(yùn)算單元的兩輸入端分別與所述同步鑒相單元及所述光電檢測(cè)單元電連接，所述與運(yùn)算單元的輸出端與所述奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列的輸入端電連接，所述控制單元的輸入端與所述奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列的輸出端電連接，所述控制單元的輸出端與所述光開(kāi)關(guān)的控制端電連接，所述檢測(cè)單元的輸入端與所述奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列的輸出端電連接，所述計(jì)算單元的輸入端與所述檢測(cè)單元的輸出端電連接；
[0008]根據(jù)所述整機(jī)閉環(huán)時(shí)間產(chǎn)生一路頻率等于所述整機(jī)閉環(huán)時(shí)間的倒數(shù)的正整數(shù)倍的時(shí)序信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生單元及采用所述時(shí)序信號(hào)控制所述同步鑒相單元工作的處理單元，所述信號(hào)產(chǎn)生單元的輸入端與所述計(jì)算單元的輸出端電連接，所述信號(hào)產(chǎn)生單元的輸出端與所述處理單元的輸入端電連接，所述處理單元的輸出端與所述同步鑒相單元電連接。
[0009]在本實(shí)用新型實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列由奇數(shù)個(gè)非門(mén)構(gòu)成。
[0010]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述非門(mén)至少為3個(gè)。
[0011]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述光開(kāi)關(guān)為光隔離器或高速快門(mén)Shutter0
[0012]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述光電檢測(cè)單元為光電池。
[0013]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述處理單元為微處理器或者可編程邏輯控制器。
[0014]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述伺服電路還包括:對(duì)所述原子頻標(biāo)的壓控晶振的輸出信號(hào)進(jìn)行處理并輸出兩路第一頻率信號(hào)的隔離放大器、采用其中一路所述第一頻率信號(hào)作為參考并在所述同步鑒相單元產(chǎn)生的糾偏電壓的作用下產(chǎn)生一路第二頻率信號(hào)的信號(hào)源單元、根據(jù)所述第二頻率信號(hào)得到頻率為所述第二頻率信號(hào)正數(shù)倍的第三頻率信號(hào)的DDS電路、根據(jù)所述第一頻率信號(hào)得到頻率為所述第一頻率信號(hào)正數(shù)倍的第四頻率信號(hào)的倍頻單元、對(duì)所述第三頻率信號(hào)和所述第四頻率信號(hào)進(jìn)行混頻得到微波調(diào)制信號(hào)的混頻單元；
[0015]所述隔離放大器的輸入端與所述壓控晶振電連接，所述隔離放大器的兩個(gè)輸出端分別與所述信號(hào)源單元的輸入端及所述倍頻單元的輸入端電連接，所述信號(hào)源單元的輸出端與所述DDS電路的輸入端電連接，所述DDS電路的輸出端與所述混頻單元的輸入端電連接，所述倍頻單元的輸出端與所述混頻單元的輸入端電連接，所述同步鑒相單元的輸出端與所述信號(hào)源單元的控制端連接。
[0016]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述伺服電路還包括:
[0017]對(duì)所述物理系統(tǒng)產(chǎn)生的光電檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行相位移動(dòng)的相位移動(dòng)單元，所述相位移動(dòng)單元的輸入端與所述物理系統(tǒng)電連接，所述相位移動(dòng)單元的輸出端與所述同步鑒相單元電連接。
[0018]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:
[0019]通過(guò)設(shè)置光開(kāi)關(guān)、分光片和光電檢測(cè)單元，然后通過(guò)將光電檢測(cè)單元的檢測(cè)信號(hào)輸入與運(yùn)算單元中，與運(yùn)算單元兩輸入端分別與同步鑒相單元及光電檢測(cè)單元電連接，對(duì)兩路輸入信號(hào)進(jìn)行與運(yùn)算，然后輸出到奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列，通過(guò)奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列處理后，控制單元采用奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列處理后的信號(hào)控制光開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，另一方面，檢測(cè)單元通過(guò)奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列的輸出端檢測(cè)原子頻標(biāo)整機(jī)振蕩周期，計(jì)算單元根據(jù)原子頻標(biāo)整機(jī)振蕩周期計(jì)算原子頻標(biāo)整機(jī)閉環(huán)時(shí)間，信號(hào)產(chǎn)生單元根據(jù)整機(jī)閉環(huán)時(shí)間產(chǎn)生一路頻率等于整機(jī)閉環(huán)時(shí)間的倒數(shù)的正整數(shù)倍的時(shí)序信號(hào)，處理單元采用時(shí)序信號(hào)控制同步鑒相單元工作，完成同步鑒相。在現(xiàn)有技術(shù)中的時(shí)序信號(hào)為一固定頻率的信號(hào)，如79Hz信號(hào)，所以對(duì)于不同的原子頻標(biāo)而言，糾偏的頻率可能過(guò)高或過(guò)低，從而影響了整機(jī)的穩(wěn)定度。而在本實(shí)用新型中，時(shí)序信號(hào)是根據(jù)整機(jī)閉環(huán)時(shí)間產(chǎn)生的，系統(tǒng)在每個(gè)閉環(huán)周期(整機(jī)閉環(huán)時(shí)間)內(nèi)糾偏固定次數(shù)，避免糾偏的頻率過(guò)高或過(guò)低，從而保證了原子頻標(biāo)整機(jī)的穩(wěn)定度。
【附圖說(shuō)明】
[0020]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。
[0021]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種原子頻標(biāo)伺服電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]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。
[0023]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種原子頻標(biāo)伺服電路的結(jié)構(gòu)示意圖，參見(jiàn)圖1，該伺服電路100包括同步鑒相單元101，同步鑒相單元101用于對(duì)物理系統(tǒng)產(chǎn)生的光電檢測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)進(jìn)行同步鑒相，產(chǎn)生糾偏信號(hào)。該伺服電路100還包括:
[0024]光開(kāi)關(guān)102、分光片103和光電檢測(cè)單元104，光開(kāi)關(guān)102和分光片103依次設(shè)置在原子頻標(biāo)的物理系統(tǒng)中的激光器201和吸收泡202之間，吸收泡202和光電檢測(cè)單元104分別設(shè)于分光片103分出的兩束激光的光路上。
[0025]與運(yùn)算單元105、奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列106、控制光開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作的控制單元107、檢測(cè)原子頻標(biāo)整機(jī)振蕩周期的檢測(cè)單元108和計(jì)算原子頻標(biāo)整機(jī)閉環(huán)時(shí)間的計(jì)算單元109，與運(yùn)算單元105的兩輸入端分別與同步鑒相單元101及光電檢測(cè)單元104電連接，與運(yùn)算單元105的輸出端與奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列106的輸入端電連接，控制單元107的輸入端與奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列106的輸出端電連接，控制單元107的輸出端與光開(kāi)關(guān)102的控制端電連接，檢測(cè)單元108的輸入端與奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列106的輸出端電連接，計(jì)算單元109的輸入端與檢測(cè)單元108的輸出端電連接。
[0026]根據(jù)整機(jī)閉環(huán)時(shí)間產(chǎn)生一路頻率等于整機(jī)閉環(huán)時(shí)間的倒數(shù)的正整數(shù)倍的時(shí)序信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生單元110及采用時(shí)序信號(hào)控制同步鑒相單元工作的處理單元111，信號(hào)產(chǎn)生單元I1的輸入端與計(jì)算單元109的輸出端電連接，信號(hào)產(chǎn)生單元110的輸出端與處理單元111的輸入端電連接，處理單元111的輸出端與同步鑒相單元101電連接。
[0027]具體地，與運(yùn)算單元105獲取同步鑒相單元101產(chǎn)生的同步鑒相信號(hào)和光電檢測(cè)單元104產(chǎn)生的光檢信號(hào)，將同步鑒相信號(hào)與光檢信號(hào)進(jìn)行與運(yùn)算；具體地，將同步鑒相信號(hào)與光檢信號(hào)進(jìn)行與運(yùn)算可以采用下述方式實(shí)現(xiàn):當(dāng)同步鑒相信號(hào)或光檢信號(hào)為高電平時(shí)記為1，低電平記為0，然后再進(jìn)行與運(yùn)算。奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列106接收并處理與運(yùn)算單元105的輸出結(jié)果；控制單元107采用奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列106的輸出信號(hào)控制光開(kāi)關(guān)102的開(kāi)關(guān)動(dòng)作；檢測(cè)單元108檢測(cè)奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列106的輸出信號(hào)的頻率，獲得整機(jī)振蕩周期；計(jì)算單元109根據(jù)整機(jī)振蕩周期及奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列106的振蕩周期，計(jì)算整機(jī)閉環(huán)時(shí)間，具體可以根據(jù)以下公式計(jì)算整機(jī)閉環(huán)時(shí)間:At = (Tl-T0)/2，其中，At為整機(jī)閉環(huán)時(shí)間，Tl為整機(jī)振蕩周期，TO為奇數(shù)級(jí)邏輯門(mén)陣列106的振蕩周期。信號(hào)產(chǎn)生單元110獲取計(jì)算單元109測(cè)得的整機(jī)閉環(huán)時(shí)間，計(jì)算整機(jī)閉環(huán)時(shí)間的倒數(shù)得到系統(tǒng)閉環(huán)頻率，產(chǎn)生一路頻率等于系統(tǒng)閉環(huán)頻率的正整數(shù)倍(例如2或4)的時(shí)序信號(hào)；處理單元111采用時(shí)序信號(hào)作為同步鑒相時(shí)序控制信號(hào)進(jìn)行同步鑒相。在現(xiàn)有