一種銣原子頻標電路制造技術

一種銣原子頻標電路，適用于原子頻標領域。電路由伺服放大器電路、積分掃描控制電路、壓控晶體振蕩器電路、三倍頻電路和系統電源電路組成。所述伺服放大器電路由三級電容耦合放大電路，第一路是經過兩級放大得到同相信號，第二路是經過三級放大得到反相信號。所述壓控晶體振蕩器電路采用了結構簡單、容易起振和調試簡單的柯爾匹茲振蕩電路實現，變容二極管采用與石英諧振器串聯模式。該銣原子頻標電路結構簡單，調試方便，成本較低，可以實現快速啟動且在干擾下失鎖后能迅速的回到鎖定狀態。

Rubidium atomic frequency standard circuit

A rubidium atomic frequency scale circuit suitable for use in atomic frequency standards. The circuit is composed of a servo amplifier circuit, an integral scanning control circuit, a voltage controlled crystal oscillator circuit, a three frequency doubling circuit and a system power supply circuit. The servo amplifier circuit is composed of a three stage capacitor coupling amplifying circuit, and the first circuit is amplified by two stages to obtain an in-phase signal, and the second way is amplified by three stages to obtain an inverting signal. The voltage controlled crystal oscillator circuit with simple structure, easy starting and debugging of Karl Pitts oscillation circuit simple, varactor diode in series with the mode of quartz resonator. The rubidium atomic frequency standard circuit has the advantages of simple structure, convenient debugging and low cost, and can realize quick start and can quickly return to the locked state after losing the lock under disturbance.

【技術實現步驟摘要】
一種銣原子頻標電路
本專利技術涉及一種銣原子頻標電路，適用于原子頻標領域。
技術介紹
原子頻標是一種具有優良穩定度和準確度的頻率源，已廣泛應用于衛星定位和導航、守時授時、通信、儀器儀表以及天文等領域。伽原子頻率標準(鉚原子頻標)因其具有體積小、重量輕、功耗低、成本低等優勢而成為目前應用最為廣泛的原子頻標。隨著社會生產力的提高和科學技術的發展，對時間頻率計量準確度和精密度的要求越來越高。由于銣原子頻標的優勢，即其量子物理部分很小、電子線路簡單，使得其造價越來越低，體積也越來越小，已經在通信設備、儀器儀表等工程領域中逐漸代替了高穩定石英晶體振蕩器的應用。特別是近10多年來，隨著加工工藝和技術的發展，使得銣氣泡、諧振腔體積變小，電子電路體積變小，這些都使得銣原子頻標在頻率穩定度指標、適應惡劣環境、小型化等方面取得重大進展，最終使得銣原子頻標成為了使用數量最多的原子頻標。在國內，銣頻標研制單位也不少，但是具有自主研發商品原子頻標能力的單位只有四川天奧星華時頻技術有限公司和武漢中科時潤頻標技術有限公司，它們的銣鐘產品在國內獲得廣泛應用。銣原子頻標的研制方向主要有兩個:一是高性能，二是小型化。高性能主要是指對頻率準確度、相位噪聲等指標要求進行改善，是考慮到銣頻標對環境的適應性，減小外部干擾對其的影響。小型化主要是考慮到經濟成本，力求做到體積小、重量輕、結構簡單和功耗低等。
技術實現思路
本專利技術提供一種銣原子頻標電路，電路結構簡單，調試方便，成本較低，可以實現快速啟動且在干擾下失鎖后能迅速的回到鎖定狀態。本專利技術所采用的技術方案是：銣原子頻標電路由伺服放大器電路、積分掃描控制電路、壓控晶體振蕩器電路、三倍頻電路和系統電源電路組成。所述伺服放大器電路由三級電容耦合放大電路，第一路是經過兩級放大得到同相信號，第二路是經過三級放大得到反相信號。Vin是經前級放大的光吸收信號，R1、R2和R4、R5和R8、R9分別決定三個放大器的增益，而反饋電阻和反饋電容決定其通帶截止頻率，第一級和第二級放大電路都是帶通濾波放大。所述積分掃描控制電路中，A點斷開時，同步解調器得到的誤差信號1將作為反相積分U3的輸入信號，反相積分U3對誤差信號1進行積分，得到壓控晶體振蕩器的糾偏電壓Vcon，反相積分器的輸出與其正負輸入端的電壓差成比例，當負輸入端比正輸入端高1V時，其輸出以O.5V/s的速度減小，直到達到其最小輸出或者正負輸入端沒有電壓差時，輸出才保持不變。所述壓控晶體振蕩器電路采用了結構簡單、容易起振和調試簡單的柯爾匹茲振蕩電路實現，變容二極管采用與石英諧振器串聯模式。控制電壓vcon是由積分掃描控制電路的輸出提供。壓控晶體振蕩器控制電壓在枷原子頻標鎖定情況下為5.5V，這時的輸出頻率為20MHz，當鉚原子頻標沒有鎖定時，其壓控電壓的范圍是:O.5V～11.5V。壓控晶體振蕩器的輸出頻率以20MHz為中心，調諧范圍約1KHz。所述三倍頻電路采用了自偏置方式，Cl為隔直電容，Re為射極偏置電阻，利用射極電流在其壓降得到適當的壓降。Ll為隔交流電感，C3為輸出隔離耦合電容，C2和L2組成諧振回路，調諧于60MHz。所述系統電源電路中，Q1為N溝道的結型場效應管2N4091，其夾斷電壓UGS(off)=-40V，穩壓管D4的穩壓電壓為6.2V；Q2為TIP31C功率三極管，其集電極峰值電流可達5A。初始狀態下，24V的直流電壓通過保險管和防反偏壓二極管后輸入到場效應管Ql漏極和三極管Q2集電極，由于此時Q1的柵極和源極電壓VGS=0，其耗盡層很窄，導電溝道很寬，漏源之間電阻RDS僅為30歐，使得電壓幾乎全部加到Q2基極上，Q2導通，其射極電壓(VCC)比基極電壓低一個pn結壓降，R3與R6分壓使得U1B負輸入端電壓小于穩壓管D4的穩壓值(U1B正輸入端)，U1B的輸出為高電平，比U1B的電源電壓VCC低O.5V～1V，此高電平反饋到Ql柵極，使得Q耗盡層加寬，導電溝道變窄，VCC隨之降低到22V左右。本專利技術的有益效果是：電路結構簡單，調試方便，成本較低，可以實現快速啟動且在干擾下失鎖后能迅速的回到鎖定狀態。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。圖1是本專利技術的伺服放大器電路。圖2是本專利技術的積分掃描控制電路。圖3是本專利技術的壓控晶體振蕩器電路。圖4是本專利技術的三倍頻電路。圖5是本專利技術的系統電源電路。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明。如圖1，伺服放大器電路由三級電容耦合放大電路，第一路是經過兩級放大得到同相信號，第二路是經過三級放大得到反相信號。Vin是經前級放大的光吸收信號，R1、R2和R4、R5和R8、R9分別決定三個放大器的增益，而反饋電阻和反饋電容決定其通帶截止頻率，第一級和第二級放大電路都是帶通濾波放大。如圖2,積分掃描控制電路中，A點斷開時，同步解調器得到的誤差信號1將作為反相積分U3的輸入信號，反相積分U3對誤差信號1進行積分，得到壓控晶體振蕩器的糾偏電壓Vcon，反相積分器的輸出與其正負輸入端的電壓差成比例，當負輸入端比正輸入端高1V時，其輸出以O.5V/s的速度減小，直到達到其最小輸出或者正負輸入端沒有電壓差時，輸出才保持不變。如圖3，壓控晶體振蕩器電路采用了結構簡單、容易起振和調試簡單的柯爾匹茲振蕩電路實現，變容二極管采用與石英諧振器串聯模式。控制電壓vcon是由積分掃描控制電路的輸出提供。壓控晶體振蕩器控制電壓在枷原子頻標鎖定情況下為5.5V，這時的輸出頻率為20MHz，當銣原子頻標沒有鎖定時，其壓控電壓的范圍是:O.5V～11.5V。壓控晶體振蕩器的輸出頻率以20MHz為中心，調諧范圍約1KHz。如圖4，三倍頻電路采用了自偏置方式，Cl為隔直電容，Re為射極偏置電阻，利用射極電流在其壓降得到適當的壓降。Ll為隔交流電感，C3為輸出隔離耦合電容，C2和L2組成諧振回路，調諧于60MHz。如圖5，系統電源電路中，Q1為N溝道的結型場效應管2N4091，其夾斷電壓UGS(off)=-40V，穩壓管D4的穩壓電壓為6.2V；Q2為TIP31C功率三極管，其集電極峰值電流可達5A。初始狀態下，24V的直流電壓通過保險管和防反偏壓二極管后輸入到場效應管Ql漏極和三極管Q2集電極，由于此時Q1的柵極和源極電壓VGS=0，其耗盡層很窄，導電溝道很寬，漏源之間電阻RDS僅為30歐，使得電壓幾乎全部加到Q2基極上，Q2導通，其射極電壓(VCC)比基極電壓低一個pn結壓降，R3與R6分壓使得U1B負輸入端電壓小于穩壓管D4的穩壓值(U1B正輸入端)，U1B的輸出為高電平，比U1B的電源電壓VCC低O.5V～1V，此高電平反饋到Ql柵極，使得Q耗盡層加寬，導電溝道變窄，VCC隨之降低到22V左右。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種銣原子頻標電路，其特征是：所述的銣原子頻標電路由伺服放大器電路、積分掃描控制電路、壓控晶體振蕩器電路、三倍頻電路和系統電源電路組成。

【技術特征摘要】
1.一種銣原子頻標電路，其特征是：所述的銣原子頻標電路由伺服放大器電路、積分掃描控制電路、壓控晶體振蕩器電路、三倍頻電路和系統電源電路組成。2.根據權利要求1所述的一種銣原子頻標電路，其特征是：所述伺服放大器電路由三級電容耦合放大電路，第一路是經過兩級放大得到同相信號，第二路是經過三級放大得到反相信號。3.根據權利要求1所述的一種銣原子頻標電路，其特征是：所述的伺服放大器電路中，Vin是經前級放大的光吸收信號，R1、R2和R4、R5和R8、R9分別決定三個放大器的增益。4.根據權利要求1所述的一種銣原子頻標電路，其特征是：所述的積分掃描控制電路中，A點斷開時，同步解調器得到的誤差信號1將作為反相積分U3的輸入信號，反相積分U3對誤差信號1進行積分，得到壓控晶體振蕩器的糾偏電壓Vcon。5.根據權利要...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚秋麗，
申請(專利權)人：姚秋麗，
類型：發明
國別省市：遼寧,21