[实用新型]用于北斗/GPS时间信号通信网络授时设备的原子钟模件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种原子钟模件，特别是一种用于北斗/GPS时间信号通信网络授时设备的原子钟模件。

背景技术

在传统跳频电台的设计过程中，受限于精度较低的温补晶体，使得跳频通信网络建立时间偏长，同步保持时间偏短等方面存在问题，因此，一种用于北斗/GPS时间信号的通信网络授时设备应运而生。

授时设备在北斗/GPS无法覆盖情况下，设备的授时精度受限于设备内部的守时模块——恒温晶体的精度。首先，晶体的频率来源于机械振荡源，其频率受限于机械尺寸和压力的变化，这样使得晶体频率精度不高；其次，晶体的计时精度受限于环境因素如：温度、振动、辐射等，另外石英晶体本身的离散性也影响了石英时钟计时精度。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述已有技术存在的缺陷，采用原子钟模块进行守时，提供一种设计合理，结构简单的用于北斗/GPS时间信号通信网络授时设备的原子钟模件。

      为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种用于北斗/GPS时间信号通信网络授时设备的原子钟模件，包括有中心控制电路1，频合/调制电路2，微弱信号检测电路3和原子钟物理系统4，共四个部分相结合构成一个整体，其中：

所述中心控制电路1，又包括CPU模块U1，A/D模块U2，VCXO模块U3。用以控制频合/调制电路2输出高频率的信号；接收微弱信号检测电路3输出的纠偏电压值；根据纠偏电压值，调节VCXO模块U3，输出稳定度为10^-12的标准频率10MHz。

所述频合/调制电路2，又包括缓冲模块U4，DDS1模块U5，PLL模块U6，调制模块U7，放大模块U8，DDS2模块U9。用以分别接收中心控制电路1输出的控制字，一路输出给DDS1模块U5，输出100MHz的频率，经PLL模块U6，倍频出4.56GHz的本振信号；另一路输出给DDS2模块U9，输出10KHz调制信号。4.56GHz的本振信号与10KHz的调制信号经调制模块U7，放大模块U8处理后，输出4.56GHz的调制频率。

所述微弱信号检测电路3，又包括微弱信号检测模块U11，解调模块U12，DDS3模块U13。用以一方面接收原子钟物理系统4输出的计时频率，经微弱信号检测模块U11处理，输出给解调模块U12；另一方面接收中心控制电路1输出的控制字，DDS3模块U13模块输出10KHz解调信号，送入解调模块U12。计时频率和10KHz解调信号，经解调模块U12处理后，输出纠偏电压值。

所述原子钟物理系统4，包括专用量子物理系统模块U10。用以接收频合/调制电路2输出的4.56GHz的调制信号，对专用量子物理系统模块U10内部的VCSEL（垂直腔体表面发光激光器）进行调制，得到两束相干光，用1/4 波片实现两束光的圆偏振态，当两束光同时照射铯（Cs）蒸汽腔时，导致电磁诱导透明，产生CPT（相干布局囚禁）效应；通过鉴相器检测VCSEL透射光强的变化形成反馈，对调制频率 4.56GHz 进行锁定，输出计时频率。

      特别值得提出的是：

本实用新型为满足指标要求，采用了DDS+PLL频率合成技术和专用量子物理系统模块。

所述DDS+PLL频率合成技术，是用一个DDS模块U5，激励一个 PLL模块U6，用 PLL环路将 DDS 输出信号倍频至所需高频频段，用滤波器滤除DDS输出信号的杂散干扰。从而使DDS+PLL系统输出信号兼具 DDS 和 PLL 的优点，电路结构简单，输出4.56GHz本振信号，满足原子钟系统10^-12频率稳定度的要求。

所述专用量子物理系统模块，将VCSEL激光光源、四分之一玻片、铯（Cs）蒸汽腔、光电池等光学器件，封装在一个物理模块，满足系统要求的体积小，可靠性高，精度高的需求。

本实用新型的工作过程是：

中心控制电路输出数字信号对频合/调制电路输出进行调控，频合/调制电路输出的4.56GHz调制信号，经专用量子物理系统模块处理，输出计时频率；计时频率经微弱信号检测电路处理，输出纠偏电压值，中心控制电路根据该纠偏电压值，一方面调节输出数字信号，重新对频合/调制电路输出进行调控，形成伺服环路；另一方面调控VCXO模块，输出标准频率。