原子頻標(biāo)頻率修正方法、裝置及原子頻標(biāo)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種原子頻標(biāo)頻率修正方法、裝置及原子頻標(biāo)，屬于原子鐘領(lǐng)域。所述方法包括：獲取GPS信號，所述GPS信號為秒脈沖信號；獲取本地參考源輸出的參考信號和原子頻標(biāo)的壓控晶振輸出的頻率信號；對所述頻率信號進(jìn)行N分頻，得到分頻信號，N為大于1的整數(shù)；采用所述GPS信號的秒脈沖作為參考對所述分頻信號和所述參考信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，得到一秒內(nèi)所述分頻信號中的脈沖個數(shù)N1和一秒內(nèi)所述參考信號中的脈沖個數(shù)N2，N1和N2為正整數(shù)；根據(jù)一秒內(nèi)所述分頻信號中的脈沖個數(shù)N1和一秒內(nèi)所述參考信號中的脈沖個數(shù)N2計算所述壓控晶振的頻率值；根據(jù)所述壓控晶振的頻率值和所述原子頻標(biāo)的設(shè)定輸出，計算壓控修正電壓并輸出到壓控晶振上。
【專利說明】原子頻標(biāo)頻率修正方法、裝置及原子頻標(biāo)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及原子鐘領(lǐng)域，特別涉及一種原子頻標(biāo)頻率修正方法、裝置及原子頻標(biāo)。

【背景技術(shù)】
[0002] 被動型原子頻標(biāo)主要包括壓控晶振、電子線路和量子系統(tǒng)三大部分；其中，壓控晶 振輸出的信號經(jīng)電子線路的處理產(chǎn)生微波探詢信號，該微波探詢信號作用于量子系統(tǒng)后， 產(chǎn)生量子鑒頻信號；電子線路將該量子鑒頻信號與參考信號進(jìn)行同步鑒相，產(chǎn)生糾偏電壓 作用于壓控晶振，從而改變壓控晶振的輸出，進(jìn)而將壓控晶振輸出鎖定于原子基態(tài)超精細(xì) 〇-〇中心頻率上。
[0003] 而隨著原子頻標(biāo)技術(shù)的發(fā)展，如何同時保證原子頻標(biāo)輸出頻率的長期穩(wěn)定度和短 期穩(wěn)定度成了當(dāng)前研究的重點(diǎn)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種原子頻標(biāo)頻率修正方法、裝 置及原子頻標(biāo)。所述技術(shù)方案如下：
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種原子頻標(biāo)頻率修正方法，所述方法包括：
[0006] 獲取GPS信號，所述GPS信號為秒脈沖信號；
[0007] 獲取本地參考源輸出的參考信號和原子頻標(biāo)的壓控晶振輸出的頻率信號；
[0008] 對所述頻率信號進(jìn)行N分頻，得到分頻信號，N為大于1的整數(shù)；
[0009] 采用所述GPS信號的秒脈沖作為參考對所述分頻信號和所述參考信號中的脈沖 個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，得到一秒內(nèi)所述分頻信號中的脈沖個數(shù)N1和一秒內(nèi)所述參考信號中的脈 沖個數(shù)N2,N1和N2為正整數(shù)；
[0010] 根據(jù)一秒內(nèi)所述分頻信號中的脈沖個數(shù)N1和一秒內(nèi)所述參考信號中的脈沖個數(shù) N2計算所述壓控晶振的頻率值；
[0011] 根據(jù)所述壓控晶振的頻率值和所述原子頻標(biāo)的設(shè)定輸出，計算壓控修正電壓并輸 出到所述壓控晶振上。
[0012] 在本發(fā)明實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述采用所述GPS信號的秒脈沖作為參考對 所述分頻信號和所述參考信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，包括：
[0013] 當(dāng)所述GPS信號進(jìn)入高電平后且所述分頻信號出現(xiàn)第一個上升沿時，開始對所述 分頻信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)；
[0014] 當(dāng)所述GPS信號進(jìn)入低電平后且所述分頻信號出現(xiàn)第一個上升沿時，停止對所述 分頻信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，得到所述分頻信號中的脈沖個數(shù)N1。
[0015] 在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述采用所述GPS信號的秒脈沖作為參考 對所述分頻信號和所述參考信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，包括：
[0016] 將所述分頻信號和所述參考信號分別送入與非門陣列的非門和與門中，所述與非 門陣列的每一列包括M個非門和一個與門，且每一列非門個數(shù)不等，M大于0且為偶數(shù)；
[0017] 當(dāng)所述GPS信號進(jìn)入高電平后且所述分頻信號出現(xiàn)第一個上升沿時，開始對所述 參考信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，并記錄開始計數(shù)后第一個輸出為1的與門所在列的非門 個數(shù)Ml，Ml大于0且為偶數(shù)；
[0018] 當(dāng)所述GPS信號進(jìn)入低電平后且所述分頻信號出現(xiàn)第一個上升沿時，停止對所述 參考信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，得到所述參考信號中的脈沖個數(shù)N20,并記錄停止計數(shù)后 第一個輸出為1的與門所在列的非門個數(shù)M2,N20為正整數(shù)，M2大于0且為偶數(shù)；
[0019] 根據(jù)檢測到的非門個數(shù)Ml和M2以及每個非門代表的時間t，計算開始計數(shù)時間偏 差值A(chǔ)tl和停止計數(shù)時間偏差值A(chǔ)t2，t、Atl和At2均大于0;
[0020] 根據(jù)所述參考信號中一個脈沖的時間長度，將所述atl和At2轉(zhuǎn)化為所述參考 信號中的脈沖個數(shù)N21和N22,N21和N22為正整數(shù)；
[0021] 采用N20-N21+N22 計算出N2。
[0022] 在本發(fā)明實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)一秒內(nèi)所述分頻信號中的脈沖個 數(shù)N1和一秒內(nèi)所述參考信號中的脈沖個數(shù)N2計算所述壓控晶振的頻率值，包括：
[0023] 采用以下公式計算所述壓控晶振的頻率值：

【權(quán)利要求】
1. 一種原子頻標(biāo)頻率修正方法，其特征在于，所述方法包括： 獲取GPS信號，所述GPS信號為秒脈沖信號； 獲取本地參考源輸出的參考信號和原子頻標(biāo)的壓控晶振輸出的頻率信號； 對所述頻率信號進(jìn)行N分頻，得到分頻信號，N為大于1的整數(shù)； 采用所述GPS信號的秒脈沖作為參考對所述分頻信號和所述參考信號中的脈沖個數(shù) 進(jìn)行計數(shù)，得到一秒內(nèi)所述分頻信號中的脈沖個數(shù)N1和一秒內(nèi)所述參考信號中的脈沖個 數(shù)N2，N1和N2為正整數(shù)； 根據(jù)一秒內(nèi)所述分頻信號中的脈沖個數(shù)N1和一秒內(nèi)所述參考信號中的脈沖個數(shù)N2計 算所述壓控晶振的頻率值； 根據(jù)所述壓控晶振的頻率值和所述原子頻標(biāo)的設(shè)定輸出，計算壓控修正電壓并輸出到 所述壓控晶振上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用所述GPS信號的秒脈沖作為參考 對所述分頻信號和所述參考信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，包括： 當(dāng)所述GPS信號進(jìn)入高電平后且所述分頻信號出現(xiàn)第一個上升沿時，開始對所述分頻 信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)； 當(dāng)所述GPS信號進(jìn)入低電平后且所述分頻信號出現(xiàn)第一個上升沿時，停止對所述分頻 信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，得到所述分頻信號中的脈沖個數(shù)N1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用所述GPS信號的秒脈沖作為參考 對所述分頻信號和所述參考信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，包括： 將所述分頻信號和所述參考信號分別送入與非門陣列的非門和與門中，所述與非門陣 列的每一列包括M個非門和一個與門，且每一列非門個數(shù)不等，M大于0且為偶數(shù)； 當(dāng)所述GPS信號進(jìn)入高電平后且所述分頻信號出現(xiàn)第一個上升沿時，開始對所述參考 信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，并記錄開始計數(shù)后第一個輸出為1的與門所在列的非門個數(shù) Ml，Ml大于0且為偶數(shù)； 當(dāng)所述GPS信號進(jìn)入低電平后且所述分頻信號出現(xiàn)第一個上升沿時，停止對所述參考 信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，得到所述參考信號中的脈沖個數(shù)N20,并記錄停止計數(shù)后第一 個輸出為1的與門所在列的非門個數(shù)M2,N20為正整數(shù)，M2大于0且為偶數(shù)； 根據(jù)檢測到的非門個數(shù)Ml和M2以及每個非門代表的時間t，計算開始計數(shù)時間偏差值A(chǔ)tl和停止計數(shù)時間偏差值A(chǔ)t2,t、Atl和At2均大于0 ; 根據(jù)所述參考信號中一個脈沖的時間長度，將所述Atl和At2轉(zhuǎn)化為所述參考信號 中的脈沖個數(shù)N21和N22,N21和N22為正整數(shù)； 采用N20-N21+N22計算出N2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)一秒內(nèi)所述分頻信號中的脈沖 個數(shù)N1和一秒內(nèi)所述參考信號中的脈沖個數(shù)N2計算所述壓控晶振的頻率值，包括： 采用以下公式計算所述壓控晶振的頻率值：
fx為所述壓控晶振的頻率值，f〇為所述參考信號的頻率值。
5. -種原子頻標(biāo)頻率修正裝置，其特征在于，所述裝置包括： 本地參考源，用于提供參考信號； GPS模塊，用于獲取GPS信號，所述GPS信號為秒脈沖信號； 接收模塊，用于獲取所述本地參考源輸出的參考信號和原子頻標(biāo)的壓控晶振輸出的頻 率信號； 分頻模塊，用于對所述頻率信號進(jìn)行N分頻，得到分頻信號，N為大于1的整數(shù)； 計數(shù)模塊，用于采用所述GPS信號的秒脈沖作為參考對所述分頻信號和所述參考信號 中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，得到一秒內(nèi)所述分頻信號中的脈沖個數(shù)N1和一秒內(nèi)所述參考信 號中的脈沖個數(shù)N2,N1和N2為正整數(shù)； 處理模塊，用于根據(jù)一秒內(nèi)所述分頻信號中的脈沖個數(shù)N1和一秒內(nèi)所述參考信號中 的脈沖個數(shù)N2計算所述壓控晶振的頻率值； 根據(jù)所述壓控晶振的頻率值和所述原子頻標(biāo)的設(shè)定輸出，計算壓控修正電壓并輸出到 壓控晶振上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述計數(shù)模塊包括： 第一計數(shù)器，用于當(dāng)所述GPS信號進(jìn)入高電平后且所述分頻信號出現(xiàn)第一個上升沿 時，開始對所述分頻信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)； 當(dāng)所述GPS信號進(jìn)入低電平后且所述分頻信號出現(xiàn)第一個上升沿時，停止對所述分頻 信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，得到所述分頻信號中的脈沖個數(shù)N1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述計數(shù)模塊還包括： 與非門陣列，所述與非門陣列的每一列包括M個非門和一個與門，且每一列非門個數(shù) 不等，M大于0且為偶數(shù)； 第二計數(shù)器，用于當(dāng)所述GPS信號進(jìn)入高電平后且所述分頻信號出現(xiàn)第一個上升沿 時，開始對所述參考信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)；當(dāng)所述GPS信號進(jìn)入低電平后且所述分 頻信號出現(xiàn)第一個上升沿時，停止對所述參考信號中的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，得到所述參考 信號中的脈沖個數(shù)N20,N20為正整數(shù)； 所述處理模塊，還用于將所述分頻信號和所述參考信號分別送入與非門陣列的非門和 與門中，當(dāng)所述GPS信號進(jìn)入高電平且所述分頻信號出現(xiàn)第一個上升沿后，記錄第一個輸 出為1的與門所在列的非門個數(shù)Ml;當(dāng)所述GPS信號進(jìn)入低電平且所述分頻信號出現(xiàn)第一 個上升沿后，記錄第一個輸出為1的與門所在列的非門個數(shù)M2,Ml、M2大于0且為偶數(shù)； 所述處理模塊，還用于根據(jù)檢測到的非門個數(shù)Ml和M2以及每個非門代表的時間t，計 算開始計數(shù)時間偏差值A(chǔ)tl和停止計數(shù)時間偏差值A(chǔ)t2,t、Atl和At2均大于0 ; 所述處理模塊，還用于根據(jù)所述參考信號中一個脈沖的時間長度，將所述Atl和At2 轉(zhuǎn)化為所述參考信號中的脈沖個數(shù)N21和N22,N21和N22為正整數(shù)； 所述處理模塊，還用于采用N20-N21+N22計算出N2。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述處理模塊，用于采用以下公式計算所 述壓控晶振的頻率值：
fx為所述壓控晶振的頻率值，f〇為所述參考信號的頻率值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述本地參考源為頻率為1011氏的11鐘。
10. -種原子頻標(biāo)，包括：壓控晶振、電子線路和物理單元，其特征在于，所述原子頻標(biāo) 還包括：如權(quán)利要求5-9任一項(xiàng)所述的原子頻標(biāo)頻率修正裝置。
【文檔編號】H03L7/26GK104410413SQ201410669735
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】詹志明 申請人:江漢大學(xué)