一種差分式微波型原子頻標系統的製作方法

2023-05-17 03:16:01

專利名稱：一種差分式微波型原子頻標系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於原子頻標技術領域，特別涉及一種差分式微波型原子頻標系統。
背景技術：
原子頻標以其穩定的頻率值輸出作為一個時基標準已經廣泛地應用於諸多領域，但是工作環境溫度的變化，會對原子頻標內部物理系統以及電子線路造成致命的影響，最終造成原子頻標整機輸出信號頻率的不穩定。在這方面人們通過許多方法來克服這方面的影響例如將原子頻標放置在一個恆溫環境下工作，或是通過內部參數來補償溫度變化造成的輸出信號頻率值不穩定的影響。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是從原子頻標系統設計本身入手，提供一種當外界因素改變時能夠實現輸出穩定頻率信號的差分式微波型原子頻標系統。為解決上述技術問題，本發明提供了一種差分式微波型原子頻標系統，包括第一原子頻標單元、第二原子頻標單元、混頻單元、濾波單元、計數單元及DDS修正單元。所述第一原子頻標單元依次與所述計數單元、所述混頻單元連接；所述第二原子頻標單元依次與所述計數單元、所述DDS修正單元連接；所述混頻單元依次與所述DDS修正單元、所述濾波單元連接；所述計數單元與所述DDS修正單元連接。其中,所述計數單元在所述第一原子頻標單元的參考時鐘下對所述第一原子頻標單元進行頻率計數獲得頻率值M，對所述第二原子頻標單元進行頻率計數獲得頻率值N ;所述DDS修正單元在所述第二原子頻標單元的參考時鐘下對所述M、所述N數值關係進行修正；所述DDS修正單元將所述修正後的M、N傳輸至所述混頻單元進行混頻處理；所述混頻單元將混頻處理後所獲得頻率值F傳輸至所述濾波單元進行濾波處理。進一步地，所述DDS修正單元包括中央處理器、DDS晶片；所述中央處理器依次與所述計數單元、所述DDS晶片連接；所述DDS晶片依次與所述第二原子頻標單元、所述混頻單元連接。進一步地，所述第一原子頻標單元、所述第二原子頻標單元具有相同的溫度係數。進一步地，所述第一原子頻標單元的短期頻率穩定度優於所述第二原子頻標單元的短期頻率穩定度。進一步地，所述第一原子頻標單元的長期頻率穩定度優於所述第二原子頻標單元的長期頻率穩定度。進一步地，經所述DDS修正單元修正後的M、N數值關係是M=2N。進一步地,所述計數單元是走時計數器。進一步地，所述混頻單元是混頻器。進一步地，所述濾波單元是濾波器。本發明提供的一種差分式微波型原子頻標系統，其特徵在於，包括第一原子頻標單元、第二原子頻標單元、混頻單元、濾波單元、計數單元及DDS修正單元。第一原子頻標單元依次與計數單元、混頻單元連接；第二原子頻標單元依次與計數單元、DDS修正單元連接；混頻單元依次與DDS修正單元、濾波單元連接；計數單元與DDS修正單元連接。其中，計數單元在第一原子頻標單元的參考時鐘下對第一原子頻標單元進行頻率計數獲得頻率值M，對第二原子頻標單元進行頻率計數獲得頻率值N ；DDS修正單元在第二原子頻標單元的參考時鐘下對所述M、N數值關係進行修正並將修正後的M、N傳輸至混頻單元；進而傳輸至濾波單元。本發明實現了當外界因素改變時仍能輸出穩定的頻率信號。同時，本發明具有結構簡單、易操作、準確度高的特點。


圖1為本發明實施例提供的一種差分式微波型原子頻標系統原理結構框圖。其中，201-第一原子頻標單元，202-第二原子頻標單元，203-混頻單元，204-濾波單元，205-計數單元，206-DDS修正單元。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明提供的具體實施方式
作進一步詳細說明。參見圖1，本發明實施例提供的一種差分式微波型原子頻標系統，包括第一原子頻標單元201、第二原子頻標單元202、混頻單元203、濾波單元204、計數單元205及DDS修正單元206。其中，第一原子頻標單元201依次與計數單元205、混頻單元203連接。第二原子頻標單元202依次與計數單元205、DDS修正單元206連接。混頻單元203依次與DDS修正單元206、濾波單元204連接。計數單元205與DDS修正單元206連接。本實施例中，計數單元205在第一原子頻標單元201的參考時鐘下對第一原子頻標單元201進行頻率計數獲得頻率值M，同時對第二原子頻標單元202進行頻率計數獲得頻率值N。DDS修正單元206在第二原子頻標單元202的參考時鐘下對M、N數值關係進行修正。DDS修正單元206將修正後的M、N傳輸至混頻單元203進行混頻處理。混頻單元203將混頻處理後所獲得頻率值F傳輸至濾波單元204進行濾波處理。最終將經濾波單元204濾波處理後的信號輸出。本實施例中，DDS修正單元206包括中央處理器、DDS晶片。其中，中央處理器依次與計數單元205、DDS晶片連接，用於根據從計數單元獲得M、N的頻率值來決定修正值的大小並送至DDS晶片內部的頻率寄存器。DDS晶片依次與第二原子頻標單元202、混頻單元203連接，用於在第二原子頻標單元202的參考時鐘下，根據中央處理器所決定的修正值對DDS晶片內部頻率寄存器值進行修正，進而輸出合適的頻率信號至混頻單元203進行混頻處理。本實施例中，第一原子頻標單元201、第二原子頻標單元202具有相同的溫度係數。即外界工作環境溫度的變化造成的系統輸出信號頻率變化值大小和方向均相同。同時，第一原子頻標單元201除溫度性能外的其它性能優於第二原子頻標單元202。優選地，第一原子頻標單元201的短期頻率穩定度優於第二原子頻標單元202的短期頻率穩定度。優選地，第一原子頻標單元201的長期頻率穩定度優於第二原子頻標單元202的長期頻率穩定度。本實施例中，經DDS修正單元206修正後的M、N數值關係是M=2N。具體操作方法如修正前M=20. 000000MHz，N=IO. 001000MHz (M、N的小數位與DDS晶片位數有關，例如AD9852其內部有48位頻率寄存器，其頻率解析度可達248，對於IOMHz的頻率信號而言，可分辨為3. 6X 10_8Hz)。本實施例中要求M是N的2倍，因此中央處理器在訪問計數單元205所獲得M、N值的前提下，發送具體修正值至DDS晶片中，使其在第二原子頻標單元202輸出頻率信號N (10. 001000MHz)參考下輸出修正後頻率值N 『=10. 000000MHz的頻率信號至混頻單元203，以保證在混頻單元203處M是N的2倍。優選地，混頻單元203是混頻器。優選地，濾波單元204是濾波器。優選地,計數單元205是走時計數器。下面通過理論分析，證明當外界因素改變時本發明實施例提供的一種差分式微波型原子頻標系統能夠實現輸出頻率值穩 定。分析證明在本實施例提供的一種差分式微波型原子頻標系統中，設
權利要求
1.一種差分式微波型原子頻標系統，其特徵在於，包括第一原子頻標單元(201)、第二原子頻標單元(202)、混頻單元(203)、濾波單元(204)、計數單元(205)及DDS修正單元(206)； 所述第一原子頻標單元(201)依次與所述計數單元(205)、所述混頻單元(203)連接； 所述第二原子頻標單元(202 )依次與所述計數單元(205 )、所述DDS修正單元(206 )連接； 所述混頻單元(203)依次與所述DDS修正單元(206)、所述濾波單元(204)連接； 所述計數單元(205)與所述DDS修正單元(206)連接； 其中，所述計數單元(205)在所述第一原子頻標單元(201)的參考時鐘下對所述第一原子頻標單元(201)進行頻率計數獲得頻率值M，對所述第二原子頻標單元(202 )進行頻率計數獲得頻率值N ;所述DDS修正單元(206)在所述第二原子頻標單元(202)的參考時鐘下對所述M、所述N數值關係進行修正；所述DDS修正單元(206)將所述修正後的M、N傳輸至所述混頻單元(203)進行混頻處理；所述混頻單元(203)將混頻處理後所獲得頻率值F傳輸至所述濾波單元(204)進行濾波處理。
2.根據權利要求1所述差分式微波型原子頻標系統，其特徵在於，所述DDS修正單元(206)包括中央處理器、DDS晶片； 所述中央處理器依次與所述計數單元(205)、所述DDS晶片連接； 所述DDS晶片依次與所述第二原子頻標單元(202)、所述混頻單元(203)連接。
3.根據權利要求2所述差分式微波型原子頻標系統，其特徵在於 所述第一原子頻標單元(201)、所述第二原子頻標單元(202 )具有相同的溫度係數。
4.根據權利要求3所述差分式微波型原子頻標系統，其特徵在於 所述第一原子頻標單元(201)的短期頻率穩定度優於所述第二原子頻標單元(202)的短期頻率穩定度。
5.根據權利要求3所述差分式微波型原子頻標系統，其特徵在於 所述第一原子頻標單元(201)的長期頻率穩定度優於所述第二原子頻標單元(202)的長期頻率穩定度。
6.根據權利要求1-5任一項所述差分式微波型原子頻標系統，其特徵在於 經所述DDS修正單元(206)修正後的M、N數值關係是M=2N。
7.根據權利要求6所述差分式微波型原子頻標系統，其特徵在於 所述計數單元(205)是走時計數器。
8.根據權利要求7所述差分式微波型原子頻標系統，其特徵在於 所述混頻單元(203)是混頻器。
9.根據權利要求8所述差分式微波型原子頻標系統，其特徵在於 所述濾波單元(204)是濾波器。
全文摘要
本發明公開了一種差分式微波型原子頻標系統，其特徵在於，包括第一原子頻標單元、第二原子頻標單元、混頻單元、濾波單元、計數單元及DDS修正單元。第一原子頻標單元依次與計數單元、混頻單元連接；第二原子頻標單元依次與計數單元、DDS修正單元連接；混頻單元依次與DDS修正單元、濾波單元連接；計數單元與DDS修正單元連接。其中，計數單元對第一原子頻標單元進行頻率計數獲得頻率值M，對第二原子頻標單元進行頻率計數獲得頻率值N；DDS修正單元在第二原子頻標單元的參考時鐘下對所述M、N數值關係進行修正並將修正後的M、N傳輸至混頻單元；進而傳輸至濾波單元。本發明實現了當外界因素改變時仍能輸出穩定的頻率信號。
文檔編號H03L7/26GK103067002SQ201210550289
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年12月17日
發明者雷海東 申請人:江漢大學