被动型原子频标制造技术

本实用新型专利技术公开了一种被动型原子频标，属于原子频标领域。所述被动型原子频标包括：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腔泡和第二腔泡，所述微波腔尾部还设置有第一光电池、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并排设置，且所述第一光电池和所述第二光电池关于所述第一腔泡的中轴线对称，所述第三光电池处在所述第二腔泡的中轴线上。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及原子频标领域，特别涉及一种被动型原子频标。
技术介绍
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。在实现本技术的过程中，专利技术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。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本技术实施例提供了一种被动型原子频标。所述技术方案如下：本技术实施例还提供了一种被动型原子频标，所述被动型原子频标包括：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腔泡和第二腔泡，所述微波腔尾部还设置有第一光电池、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并排设置，且所述第一光电池和所述第二光电池关于所述第一腔泡的中轴线对称，所述第三光电池处在所述第二腔泡的中轴线上。在本技术实施例的一种实现方式中，所述物理模块还包括光谱灯、耦合环、C场线圈、恒温单元和磁屏，所述微波腔设置在所述光谱灯的光路上，所述耦合环设置在所述微波腔中，所述C场线圈、所述恒温单元和所述磁屏依次围设在所述微波腔的外围。在本技术实施例的另一种实现方式中，所述物理模块还包括金属隔板，所述金属隔板设置在所述第一腔泡和第二腔泡之间。在本技术实施例的另一种实现方式中，所述第一腔泡和所述第二腔泡为集成滤光共振泡。在本技术实施例的另一种实现方式中，所述微波腔为TE111模式的微波腔。在本技术实施例的另一种实现方式中，所述第一光电池、所述第二光电池和所述第三光电池为相同的光电池。在本技术实施例的另一种实现方式中，所述第一光电池、所述第二光电池和所述第三光电池为在800nm有最强感光效应的硅光电池。在本技术实施例的另一种实现方式中，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。在本技术实施例的另一种实现方式中，所述微波产生模块包括隔离放大器、射频倍频单元、微波倍混频单元、微处理器和频率合成器，所述微处理器分别与所述鉴相模块、所述隔离放大器和所述频率合成器电连接，所述隔离放大器分别与所述压控晶振和所述射频倍频单元电连接，所述微波倍混频单元分别与所述射频倍频单元、所述频率合成器及所述物理模块电连接。在本技术实施例的另一种实现方式中，所述补偿模块为中央处理器芯片。本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：在本技术实施例中，通过在物理模块中设置有两个腔泡，且在其中一个腔泡对应设置两个光电池，从而得到3个量子鉴频信号，完成三组同步鉴相，根据三组同步鉴相结果进行纠偏，避免了电子线路以及环境因此对于原子频标锁定的影响。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例提供的被动型原子频标的结构示意图；图2是本技术实施例提供的物理模块的结构示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。图1是本技术实施例提供的一种被动型原子频标(后文简称原子频标)的结构示意图，参见图1，原子频标包括：压控晶振101、微波产生模块102、物理模块103、鉴相模块104和补偿模块105，物理模块103包括微波腔131，微波腔131内并排设置有第一腔泡13A和第二腔泡13B，微波腔131尾部还设置有第一光电池13a、第二光电池13b和第三光电池13c，第一光电池13a和第二光电池13b并排设置，且第一光电池13a和第二光电池13b关于第一腔泡13A的中轴线对称，第三光电池13c处在第二腔泡13B的中轴线上；压控晶振101，用于提供一探测信号。微波产生模块102，用于对探测信号进行调制并将经过调制的探测信号作用于物理模块103上。鉴相模块104，用于通过同步鉴相技术分别得到与第一光电池13a对应的第一误差信号ΔW1、与第二光电池132b对应的第二误差信号ΔW2和与第三光电池对应的第三误差信号ΔW3。补偿模块105，用于根据ΔW1、ΔW2和ΔW3判断是否需要对原子频标进行纠偏；当需要对原子频标进行纠偏时，采用ΔW1、ΔW2和ΔW3中的任一个，或者ΔW1、ΔW2和ΔW3中任意两个的均值，或者ΔW1、ΔW2和ΔW3的均值，对原子频标进行纠偏。参见图2，物理模块103还包括光谱灯132、耦合环133、C场线圈134、恒温单元135、磁屏136及金属隔板137，微波腔131设置在光谱灯132的光路上，耦合环133设置在微波腔131中，金属隔板137设置在第一腔泡13A和第二腔泡13B之间，C场线圈134、恒温单元135和磁屏136依次围设在微波腔的外围。第一腔泡13A和第二腔泡13B和光电池(三个)均设在光谱灯132的光路上，且第一腔泡13A和第二腔泡13B位于光谱灯131和光电池之间，光电池位于腔泡(两个腔泡)与耦合环133之间。前文微波腔尾部是指微波腔内远离光谱灯的一端。其中，第一腔泡13A和第二腔泡13B为集成滤光共振泡。在本技术实施例中，第一光电池13a和第二光电池132b关于第一腔泡13A的中轴线对称。微波磁场的纵向分量的强度在耦合环两侧最强，所以在工作状态下原子共振跃迁信号最强的地方在微波腔的腔体两边，故将第一光电池13a和第二光电池132b对称地安装在中心轴线的两侧。这样它们获得的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被动型原子频标，其特征在于，所述被动型原子频标包括：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腔泡和第二腔泡，所述微波腔尾部还设置有第一光电池、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并排设置，且所述第一光电池和所述第二光电池关于所述第一腔泡的中轴线对称，所述第三光电池处在所述第二腔泡的中轴线上。

【技术特征摘要】
1.一种被动型原子频标，其特征在于，所述被动型原子频标包括：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腔泡和第二腔泡，所述微波腔尾部还设置有第一光电池、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并排设置，且所述第一光电池和所述第二光电池关于所述第一腔泡的中轴线对称，所述第三光电池处在所述第二腔泡的中轴线上。2.根据权利要求1所述的被动型原子频标，其特征在于，所述物理模块还包括光谱灯、耦合环、C场线圈、恒温单元和磁屏，所述微波腔设置在所述光谱灯的光路上，所述耦合环设置在所述微波腔中，所述C场线圈、所述恒温单元和所述磁屏依次围设在所述微波腔的外围。3.根据权利要求2所述的被动型原子频标，其特征在于，所述物理模块还包括金属隔板，所述金属隔板设置在所述第一腔泡和第二腔泡之间。4.根据权利要求2所述的被动型原子频标，其特征在于，所述第一腔泡和所述第二腔泡为集成滤光共振泡。5.根据权利要求2所述的被动型原子...

【专利技术属性】
技术研发人员：张霞，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42