[发明专利]改善原子钟稳定度的延时线实时噪声修正方法

说明书

一种改善原子钟稳定度的延时线实时噪声修正方法，包括原有的闭环锁定系统的频率信号输出端即功分器的另一输出端设置延时线，该延时线之后连接一个调制器)；输出微波信号；计算出误差信号转化成对应的电压；延时一个鉴相周期T_c输出；处理得出误差频率信号输出修正后的相对频率起伏信号y′_i‑1。本发明可以改善喷泉钟的稳定度，还获得喷泉钟占空比对稳定度的影响，占空比越大，鉴相能力越强，稳定度越好。

技术领域

本发明涉及原子钟，特别是一种改善原子钟稳定度的延时线实时噪声修正方法，并且可以清晰地观察到喷泉钟占空比对喷泉钟的影响。

背景技术

原子钟应用于时间的计量，可以看作是本机振荡器和量子系统的组合。在锁定环路中，晶振作为参考源为微波综合器提供信号，微波综合器输出的微波信号经由原子钟的量子系统鉴频，原子的跃迁几率差反映了鉴频输出的频率误差信号，再将误差信号转换成电压信号反馈给晶振，实现整个环路的锁定。

在闭环锁定的情况下，原子钟的长期稳定度受限于各种物理效应的影响。对锁定之后的信号进行噪声修正的后处理对于改善原子钟稳定度具有重要意义。

传统的原子钟把探测到的频率误差信号直接反馈给本机振荡器，降低频移的方法只能靠提高物理系统的性能和对原子及其所处环境的更精准的控制，采用后处理的方式对最终输出的信号的噪声的降低，但这些后处理的方法存在时延性，没有一种很好的改善稳定度的实时噪声补偿方法。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术的局限，提出一种改善原子钟稳定度的延时线实时噪声修正方法。该方法可以改善喷泉钟的稳定度，还获得喷泉钟占空比对稳定度的影响，占空比越大，鉴相能力越强，稳定度越好。

本发明的技术解决方案如下：

一种改善原子钟稳定度的延时线实时噪声修正方法，该方法包括以下步骤：

①在原有的闭环锁定系统的频率信号输出端即功分器的另一输出端设置延时线，该延时线之后连接一调制器；

②开启原子钟，使原子钟连续运行，本机振荡器输出端输出的微波频率信号经所述的微波综合器、功分器后分为两路输出微波信号；

③一路微波信号经原子钟鉴频后的误差信号输入所述的计算机，由计算机计算出误差信号转化成对应的电压，并通过反馈控制电路给本机振荡器的电压控端，将本机振荡器的输出频率锁定在原子钟的钟频率上，实现闭环锁定，此时所述的微波综合器输出的频率稳定度反映了原子钟的稳定度；

④所述的功分器的另一路输出相对频率起伏信号y_i的平均值经所述的延时线延时一个鉴相周期T_c甚至更多输出；其中，是相对频率起伏信号，f₀为原子钟的原子跃迁频率，f_i为微波综合器输出频率；

⑤经延时线延时后上一周期的相对频率起伏信号平均值和由计算机处理得出误差频率信号同时输入所述的调制器中，所述的调制器按下列公式进行噪声后处理修正，输出修正后的相对频率起伏信号y′_i-1：

其中：d＝T_r/T_C，d是占空比，T_r是原子自由演化时间，T_C是原子钟运行周期。

本发明的技术效果如下：

1、本发明由于运用了延时线实时噪声修正方法，使得原子钟的稳定度得到了明显改善。

2、本发明由于运用了延时线实时噪声修正方法，发现原子钟的频率稳定度与占空比的关系，占空比越大，稳定度越好。

附图说明

图1是本发明延时线实时噪声修正法系统框图；