[发明专利]被动型氢原子钟快速调制锁定的数字调制方法及环路系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于被动型氢原子钟实现快速调制锁定的数字调制方法以及一种采用该数字调制方法实现被动型氢原子钟快速调制锁定的环路系统。

背景技术

被动型氢原子钟微波腔的品质因数高，存在腔牵引效应，所以被动型氢钟在控制压控晶体振荡器的同时，也需要控制微波腔的频率。也就是说被动型氢钟需要两个锁频环路，一个用于锁定压控晶体振荡器，一个用于锁定微波腔。因为被动型氢钟存在互调干扰现象，所以采用不同的调制频率很难分离出两个误差信号。为了解决这个问题，一般采用快速调制的方法。它可以向微波腔注入一个被调制的探测信号，利用单一的调制频率通过相位关系即能分离出两个误差信号，实现了压控晶体振荡器和微波腔的同时锁定，从而解决了两个误差信号的互调干扰问题。

在快速调制中为了得到误差信号，需要对探测信号进行调制，实现系统的闭环锁定。通常采用的方法是正弦波调制。但是在实际应用中，采用正弦波调制的电路设计复杂，不易于实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构简单、参数调整方便的用于被动型氢钟实现快速调制锁定的数字调制方法，以及采用该数字调制方法实现被动型氢钟快速调制锁定的系统。

根据本发明的一方面，一种用于被动型氢钟实现快速调制锁定的数字调制方法，包括通过可编程控制芯片对与其相连的直接数字频率合成芯片进行控制以采用方波调制实现所述数字调制，其中：在所述直接数字频率合成芯片的两个频率控制寄存器中分别写入f₀+Δf与f₀-Δf对应的频率控制字，所述Δf为调制频偏，而所述f₀用于经后续混频后得到1.4204057510000～1.4204057519999GHz的频率；在所述直接数字频率合成芯片的模式选择控制寄存器中选择无斜坡式FSK模式；向所述直接数字频率合成芯片的FSK引脚输入方波信号以利用所述方波信号的高低电平来决定所述直接数字频率合成芯片的输出频率为f₀+Δf或f₀-Δf。

根据本发明的另一方面，一种采用前述数字调制方法实现被动型氢钟快速调制锁定的系统，包括：一输出10MHz正弦信号的压控晶体振荡器；所述压控晶体振荡器经一倍频电路后连接一综合器，所述综合器包括所述可编程控制芯片及所述直接数字频率合成芯片，以产生f₀±Δf的信号；所述综合器连接至一混频电路，以得到1.4204057510000～1.4204057519999GHz±Δf的调制后的探测信号；所述调制后的探测信号经一衰减器输入至所述被动型氢钟的微波腔的输入端；所述微波腔的输出端依次连接至一前置放大电路、另一混频电路、中放电路、检波电路和带通滤波器，以得到带有误差信息的正弦信号；所述带有误差信息的正弦信号分为两路，分别依次连接一相移电路、同步检波电路和积分放大电路后得到两个控制电压，分别控制所述微波腔和所述压控晶体振荡器，从而分别形成所述微波腔和所述压控晶体振荡器的锁定环路以同时锁定所述微波腔和所述压控晶体振荡器。

本发明采用的数字调制方法与传统的正弦波模拟调制方式相比易于实现、控制简单、参数调整方便，且硬件电路简单，便于被动型氢钟的小型化，由于使用数字集成芯片，较传统方式有集成度高，体积小的优势。

附图说明

图1是根据本发明采用数字调制方法实现被动型氢钟快速调制锁定的系统框图。

图2为本发明的可编程控制芯片CPLD对直接数字频率合成芯片DDS的控制框图。

图3为本发明的DDS的实际工作时序图。

图4为本发明的CPLD关键控制模块流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。