[发明专利]一种原子频标的短期稳定度参数优化的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及原子频标领域，特别涉及一种原子频标的短期稳定度参数优化的方法和装置。

背景技术

原子频标的参数优化包括原子频标的长期稳定度参数优化和短期稳定度参数优化。短期稳定度参数优化是通过相关优化试验获取影响短期稳定度的所有系统参数的最佳工作参数点。影响短期稳定度的系统参数主要包括调制深度和调制频率。

现有的短期稳定度参数优化的实验即以调制深度和调制频率为待测系统参数，然后将待测系统参数逐个优化。例如，首先优化调制频率：固定调制深度的值，对调制频率进行小范围调节，测量原子频标的输出频率信号的稳定度，选择短期稳定度最高时的调制频率值作为调制频率的最优工作取值；然后优化调制深度：将已优化的调制频率固定在其最优工作取值，对调制深度进行小范围调节，测量原子频标的输出频率信号的稳定度，获取调制深度的最优工作取值；最后将两者的最优工作取值的组合作为前述原子频标短期稳定度的所有系统参数的最佳工作参数点。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

改变待测系统参数逐个优化的顺序，如预先固定调制频率而不是调制深度，会产生另外的最佳工作参数点。这是由于现有的参数优化实验是采取预先固定某些系统参数的方法，忽略了各系统参数之间存在交互作用的影响，所以最终得到的最佳工作参数点不准确，进而限制了原子频标的短期稳定度的进一步提高。

发明内容

为了提高原子频标的短期稳定度，本发明实施例提供了一种原子频标的短期稳定度参数优化的方法和装置。所述技术方案如下：

一种原子频标的短期稳定度参数优化的方法，所述方法包括：

设置多个工作参数点；每个所述工作参数点包括多个实验点且每个所述实验点对应不同的待优化参数，每个所述待优化参数对应多个实验点且对应的所述实验点数量相同，与同一个待优化参数相对应的实验点均匀分布在所述待优化参数的取值范围内且包括所述取值范围的两端点，每两个所述工作参数点中最多只有一个所述实验点相同，且各个所述实验点在所有所述工作参数点中出现的次数相等；所述待优化参数包括调制深度、调制频率和微波功率；

根据各所述工作参数点分别调节所述原子频标的调制深度、调制频率和微波功率；

计算各所述工作参数点对应的原子频标的鉴频斜率，并根据所述鉴频斜率选择最佳工作参数点。

具体地，所述调制深度的取值范围为250Hz～450Hz，所述调制频率的取值范围为79Hz～99Hz，所述微波功率的取值范围为-40dBm～-30dBm。

其中，所述计算各所述工作参数点对应的原子频标的鉴频斜率，并根据所述鉴频斜率选择最佳工作参数点，包括：

调节输入至所述原子频标中压控晶振的压控电压的大小；

采集每次调节所述压控晶振后，所述原子频标的伺服电路同步鉴相后输出的量子纠偏电压信号，获得纠偏电压；

根据所述压控晶振的输出频率与所述量子纠偏电压信号得到鉴频斜率曲线，并根据所述鉴频斜率曲线计算各所述工作参数点对应的所述原子频标的鉴频斜率；

比较计算出的所有所述鉴频斜率，将鉴频斜率最大的工作参数点，作为与所述原子频标短期稳定度对应的所述最佳工作参数点。

其中，所述方法还包括：

先改变所述原子频标的C场电流，再进一步调节所述原子频标的所述微波功率，同时保持所述最佳工作参数点中除所述微波功率对应的实验点外的其余实验点不变，测量所述原子频标输出频率与标准时钟源的频率差值，并根据所述差值确定最佳工作参数点中对应所述微波功率的最优实验点、以及所述C场电流。

具体地，所述C场电流的变化范围为1mA-2.5mA；所述微波功率的调节范围为所述最佳工作参数点中对应的微波功率与原子频标长期稳定度的最佳工作参数点中对应的微波功率之间；及

所述C场电流的改变量为0.5mA；所述微波功率的调节量为0.5dBm。

一种原子频标的短期稳定度参数优化的装置，所述装置包括：

设置模块，用于设置多个工作参数点；每个所述工作参数点包括多个实验点且每个所述实验点对应不同的待优化参数，每个所述待优化参数对应多个实验点且对应的所述实验点数量相同，与同一个待优化参数相对应的实验点均匀分布在所述待优化参数的取值范围内且包括所述取值范围的两端点，每两个所述工作参数点中最多只有一个所述实验点相同，且各个所述实验点在所有所述工作参数点中出现的次数相等；所述待优化参数包括调制深度、调制频率和微波功率；