[发明专利]具有新型伺服方式的原子频标

说明书

本发明公开了一种具有新型伺服方式的原子频标，属于原子频标领域。所述具有新型伺服方式的原子频标包括：压控晶振、微波产生模块、物理模块、鉴相模块和补偿模块，所述微波产生模块分别与所述压控晶振、所述物理模块和所述鉴相模块电连接，所述鉴相模块还与所述物理模块及所述补偿模块电连接，所述补偿模块还与所述压控晶振电连接，所述物理模块包括微波腔，所述微波腔内并排设置有第一光电池、第二光电池和第三光电池，所述第一光电池和所述第二光电池关于所述微波腔的中轴线对称，所述第三光电池设置在所述第一光电池和所述第二光电池之间。

技术领域

本发明涉及原子频标领域，特别涉及一种具有新型伺服方式的原子频标。

背景技术

为获得大自然中比较稳定的时间频率，人们通过对铷、铯、氢等原子施加弱磁场，使其原子能级由基态转变为激发态，利用不受外界磁场干扰的基态超精细结构0-0跃迁中心频率作为参照时间频率值。

在原子频标中，压控晶振输出的探测信号经过微波产生模块处理得到微波探询信号，微波探询信号包括f1、f2两个边带；物理模块对微波探询信号进行鉴频，将会得到两个鉴频信号V1、V2，如果V1等于V2，说明f1、f2恰好处于原子谱线中心频率fo左右两侧且正好对称，此时微波探询信号对准了原子跃迁中心频率；而当V1不等于V2时，伺服模块根据鉴频信号产生纠偏电压作用于压控晶振，以调整压控晶振的输出频率；通过上述结构单元，最终将压控晶振的输出频率锁定在原子跃迁中心频率上。

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：

由于物理模块可能受电子线路(压控晶振、微波产生模块、伺服模块等)、环境因素(温度、湿度)影响，微波腔中各个部位的原子的共振频率会有差别，而实际的原子谱线是各部分原子谱线的叠加，原子谱线形状反映了微波腔中磁场分布的情况，在这种情况下，原子谱线由于施加磁场的不均匀、不对称，就会导致实际的原子谱线出现畸变，在原子谱线畸变的情况下，当f1和f2处于fo的两侧时，检测到的两个电压V1和V2是不相等的，也就是说，在现有技术中，认为对准原子跃迁中心频率fo时，即V1＝V2时，实际上并没有真实地反映中心频率值。因此，现有技术无法准确的锁定原子跃迁中心频率。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种具有新型伺服方式的原子频标。所述技术方案如下：

本发明实施例还提供了一种具有新型伺服方式的原子频标，所述具有新型伺服方式的原子频标包括：压控晶振、微波产生模块、物理模块、鉴相模块和补偿模块，所述微波产生模块分别与所述压控晶振、所述物理模块和所述鉴相模块电连接，所述鉴相模块还与所述物理模块及所述补偿模块电连接，所述补偿模块还与所述压控晶振电连接，所述物理模块包括微波腔，所述微波腔内对称设置有第一光电池和第二光电池，以及设置在所述第一光电池和所述第二光电池之间的第三光电池，所述第一光电池和所述第二光电池关于所述微波腔的中轴线对称；

所述压控晶振，用于提供一探测信号；

所述微波产生模块，用于对所述探测信号进行调制并将经过调制的探测信号作用于所述物理模块上；

所述鉴相模块，用于通过同步鉴相技术分别得到与所述第一光电池对应的第一误差信号ΔW1、与所述第二光电池对应的第二误差信号ΔW2和与所述第三光电池对应的第三误差信号ΔW3；

所述补偿模块，用于根据所述ΔW1、所述ΔW2和所述ΔW3判断是否需要对所述原子频标进行纠偏；当需要对所述原子频标进行纠偏时，采用所述ΔW1或所述ΔW2或者所述ΔW1和所述ΔW2的均值，对所述原子频标进行纠偏；

其中，所述鉴相模块包括第一同步鉴相单元、第二同步鉴相单元和第三同步鉴相单元，所述第一同步鉴相单元与所述第一光电池电连接，所述第二同步鉴相单元与所述第二光电池电连接，所述第三同步鉴相单元与所述第三光电池电连接；