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专利号: 2015102174924
申请人: 江汉大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电子电路
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种相干布居囚禁原子频标,包括压控晶振、物理系统和伺服环路,所述物理系统包括:激光产生单元、光学器件、吸收泡和第一光电检测单元,所述光学器件、吸收泡和第一光电检测单元沿所述激光产生单元的激光的发射方向依次设置,且所述光学器件、吸收泡和第一光电检测单元均设置在所述激光的光路上,其特征在于,所述相干布居囚禁原子频标还包括:闭环测试模块,用于检测所述相干布居囚禁原子频标的系统闭环时间;

伺服环路,用于获取所述闭环测试模块测得的系统闭环时间,计算所述系统闭环时间的倒数得到系统闭环频率,产生一路频率等于所述系统闭环频率的正整数倍的第一时序信号,采用所述第一时序信号作为同步鉴相时序控制信号进行同步鉴相;

所述物理系统还包括:光开关、第一分光片和第二光电检测单元,所述光开关和所述第一分光片依次设置在所述光学器件和所述吸收泡之间,经过所述分光片分出的两束激光分别照射到所述吸收泡和所述第二光电检测单元上;

所述闭环测试模块包括:与运算单元,用于获取所述伺服环路产生的同步鉴相信号和所述第二光电检测单元产生的第一光电检测信号,将所述同步鉴相信号与所述第一光电检测信号进行与运算;

奇数级逻辑门阵列,用于接收并处理所述与运算单元的输出结果;

控制单元,用于采用所述奇数级逻辑门阵列的输出信号控制所述光开关的开关动作;

检测单元,用于检测所述奇数级逻辑门阵列的输出信号的频率,获得整机振荡周期;

计算单元,用于根据所述整机振荡周期及所述奇数级逻辑门阵列的振荡周期,计算所述系统闭环时间。

2.根据权利要求1所述的相干布居囚禁原子频标,其特征在于,所述计算单元,具体用于:根据以下公式计算所述系统闭环时间:Δt=(T1-T0)/2;

其中,Δt为所述系统闭环时间,T1为所述整机振荡周期,T0为所述奇数级逻辑门阵列的振荡周期。

3.根据权利要求1所述的相干布居囚禁原子频标,其特征在于,所述激光产生单元包括:激光器、与所述激光器电连接的激光驱动器和自稳频、与所述激光驱动器电连接的恒流源和功率放大器,所述相干布居囚禁原子频标还包括:

激光功率控制模块,用于检测所述激光器产生的激光的电流;根据所述激光功率控制模块检测到的电流控制所述功率放大器,使所述激光器产生的激光的功率向额定功率靠近。

4.根据权利要求3所述的原子频标,其特征在于,所述物理系统还包括:设置在所述光学器件和所述光开关之间的第二分光片、正对所述第二分光片的反射光路设置的第三光电检测单元;

所述激光功率控制模块,具体用于:获取所述系统闭环频率,产生一路频率等于所述系统闭环频率的正整数倍的第二时序信号,采用所述第二时序信号对所述第三光电检测单元产生的第三光电检测信号的电流值进行采样;

比较采样到的电流值与额定值的大小,当所述采样到的电流值小于所述额定值时,增大所述功率放大器的倍数,当所述采样到的电流值大于所述额定值时,减小所述功率放大器的倍数。

5.根据权利要求1-4任一项所述的相干布居囚禁原子频标,其特征在于,所述伺服环路包括:同步鉴相单元,用于根据所述第一光电检测单元产生的第二光电检测信号完成同步鉴相,得到纠偏信号;

处理单元,用于获取所述系统闭环频率,产生所述第一时序信号,采用所述第一时序信号控制所述同步鉴相单元进行同步鉴相,所述第一时序信号的频率为所述系统闭环频率的

4倍。

6.根据权利要求5所述的相干布居囚禁原子频标,其特征在于,所述伺服环路还包括:相位移动单元,用于对所述第一光电检测单元产生的第二光电检测信号进行相位移动;

所述同步鉴相单元,用于采用经过所述相位移动单元移动后的第二光电检测信号进行同步鉴相。

7.根据权利要求5所述的相干布居囚禁原子频标,其特征在于,所述同步鉴相单元,具体用于:在所述第二光电检测信号中高电平或低电平的持续时间t内采集a个采样点,完成同步鉴相,产生所述纠偏信号;

在N×t时间后输出所述纠偏信号,所述a大于20小于50,所述N为大于0的奇数。

8.根据权利要求5所述的相干布居囚禁原子频标,其特征在于,所述同步鉴相单元,具体用于:获取所述纠偏信号的符号,采用下述公式计算当前纠偏电压:

V2=V1±ΔV,V2为所述当前纠偏电压,V1为上一次输出的纠偏电压,ΔV为预设的步进电压,当所述纠偏信号的符号为正时,上述公式取负号,当所述纠偏信号的符号为负时,上述公式取正号。

9.根据权利要求5所述的相干布居囚禁原子频标,其特征在于,所述伺服环路还包括:漂移补偿单元,用于获取所述压控晶振的老化漂移参数,根据所述老化漂移参数和所述压控晶振的压控斜率计算周期补偿值,采用所述周期补偿值周期性地对所述压控晶振的输出进行补偿。