一种时基源瞬态指标改进装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及原子频标【技术领域】，具体涉及一种时基源瞬态指标改进装置。包括高稳压控晶振、原子钟系统、锁定指示判断单元、中央处理器、纠偏电压单元；所述高稳压控晶振设置在所述原子钟系统内，所述原子钟输出与所述锁定指示判断单元连接，所述中央处理器输出连接所述纠偏电压单元及所述锁定指示判断单元，所述纠偏电压单元输出连接高稳压控晶振。本实用新型提供的一种时基源瞬态指标改进装置，可以提高整机的短期稳定度指标。
【专利说明】一种时基源瞬态指标改进装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及原子频标【技术领域】，特别涉及一种时基源瞬态指标改进装置。
【背景技术】
[0002] 在实际的原子频标应用中，由于外界工作环境条件的影响，以及原子频标内部组 成部件不稳定(包括电子线路和物理系统)，有时会导致整机系统输出信号频率出现短暂的 跳变，这显然会影响整机的短期稳定度指标。按照现有技术，这样的频率跳点，伺服系统无 法智能化的去除，反映到短稳测量结果中将使指标指标变差，在实际应用中瞬间频率跳变 有可能导致诸如导弹定位系统失控、程控交换数据丢失等。 实用新型内容
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种提高整机的短期稳定度指标的时基 源瞬态指标改进装置。
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种时基源瞬态指标改进装置，包括高 稳压控晶振、原子钟系统、锁定指示判断单元、中央处理器、纠偏电压单元；所述高稳压控晶 振设置在所述原子钟系统内，所述原子钟系统输出与所述锁定指示判断单元连接，所述中 央处理器输出连接所述纠偏电压单元及所述锁定指示判断单元，所述纠偏电压单元输出连 接商稳压控晶振。
[0005] 进一步地，所述高稳压控晶振，用于提供时钟参考。
[0006] 进一步地，所述原子钟系统，用于提供量子参考。
[0007] 进一步地，所述锁定指示判断单元，用于显示闭环锁定状态。
[0008] 进一步地，所述中央处理器，用于提供信号控制、数据处理、功能显示。
[0009] 进一步地，所述纠偏电压单元，用于将上述原子钟系统的量子参考纠偏信息传递 给上述高稳压控晶振。
[0010] 进一步地，所述纠偏电压单元包括第一基准电压单元、第二基准电压单元、第一 D/ A转换单元、第二D/A转换单元、纠偏使能单元；所述第一基准电压单元、所述第二基准电压 单元输出分别与所述第一 D/A转换单元、所述第二D/A转换单元连接，所述第一 D/A转换单 元、所述第二D/A转换单元输出与所述高稳压控晶振连接，所述中央处理器输出与所述第 一 D/A转换单元及所述纠偏使能单元连接，所述纠偏使能单元输出与所述第二D/A转换单 元连接。
[0011] 本实用新型提供的一种时基源瞬态指标改进装置，提高整机的短期稳定度指标。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型实施例提供的一种时基源瞬态指标改进装置的结构示意图；
[0013] 图2为本实用新型实施例提供的一种时基源瞬态指标改进装置中纠偏电压单元 的结构示意图。
[0014] 其中，1 一原子钟系统。
【具体实施方式】
[0015] 如图1所示，本实用新型提供了一种时基源瞬态指标改进装置，包括高稳压控晶 振、原子钟系统1、锁定指示判断单元、中央处理器、纠偏电压单元；高稳压控晶振设置在原 子钟系统1内，原子钟系统1输出与锁定指示判断单元连接，中央处理器输出连接纠偏电压 单元及锁定指示判断单元，纠偏电压单元输出连接高稳压控晶振。
[0016] 高稳压控晶振，用于提供时钟参考。
[0017] 原子钟系统，用于提供量子参考。
[0018] 锁定指示判断单元，用于显示闭环锁定状态。
[0019] 中央处理器，用于提供信号控制、数据处理、功能显示。
[0020] 纠偏电压单元，用于将上述原子钟系统的量子参考纠偏信息传递给上述高稳压控 晶振。
[0021] 如图2所示，纠偏电压单元包括第一基准电压、第二基准电压、第一 D/A转换单元、 第二D/A转换单元、纠偏使能单元；第一基准电压、第二基准电压输出分别与第一 D/A转换 单元、第二D/A转换单元连接，第一 D/A转换单元、第二D/A转换单元输出与高稳压控晶振 连接，中央处理器输出与第一 D/A转换单元及纠偏使能单元连接，纠偏使能单元输出与第 二D/A转换单元连接。
[0022] 第一基准电压作为第一 D/A转换单元的参考电平；
[0023] 第二基准电压作为第二D/A转换单元的参考电平；
[0024] 第一 D/A转换单元，用于输出固定值的电压信号至高稳晶振。
[0025] 第二D/A转换单元，用于输出变化的纠偏电压信号至高稳晶振。
[0026] 纠偏使能单元，用于受中央处理器控制是否对第二D/A转换单元发生作用。
[0027] 中央处理器通过第一 D/A转换单元以及纠偏使能单元后经第二D/A转换单元输出 的电压值作用于高稳压控晶振。
[0028] 本实施例中，中央处理器内部存储有高稳压控晶振的压控斜率参数值，它是纠偏 使能单元工作的依据。
[0029] (1)在原子钟上电不久，光谱灯张驰振荡期，中央处理器需要通过大幅度改变高稳 压控晶振的输出频率来实现整机的闭环锁定。中央处理器根据锁定指示单元判断得到原子 频标整机处于未锁定状态，对于1E-10甚至更大的波动诸如5E-10,通过第一 D/A转换单元 直接输出相应电压作用于高稳压控晶振，使其输出频率发生变化。
[0030] (2)中央处理器若根据锁定指示单元判断得到原子频标整机处于闭环锁定状态， 对于1E-10甚至更大的波动诸如5E-10,首先开启纠偏使能单元，然后通过第一 D/A转换单 元和第二D/A转换单元分别输出相应电压作用于高稳压控晶振，使其输出频率发生变化。 其中第一 D/A转换单元输出的电压为基准电压，第二D/A转换单元输出的电压为修正电压。 基准电压的具体值由上述（1)中提及的最初原子钟由上电后，第一次实现闭环锁定为准，即 一旦原子钟整机实现了闭环锁定，那么第一 D/A转换单元输出的值将固定下来，后续的闭 环锁定状态下的纠偏工作由第二D/A转换单元来完成。
[0031] 此时原子钟已经处于闭环锁定状态，高稳压控晶振输出信号的频率稳定度将反映 整个原子钟的短、长期性能，对于要求的短期稳定度而言，例如1秒短期稳定度1E-11对应 着输出频率为10MHz、压控斜率为0. lHz/V的高稳压控晶振，那么纠偏电压的大小不应该 超过lmV。若某一时刻中央处理器获得的纠偏电压值超过lmV，如引起原子钟整机稳定度 1E-10波动的10mV纠偏电压，那么中央处理器此刻将会放弃本次纠偏，第二D/A转换单元的 输出仍然保持着上次纠偏使能时输出的电压值。即某一固定采样时间下，原子钟输出信号 频率分别为f^、f N、fN+1，在fN处频率值出现大跳动，按照传统伺服电路方案，此时跳动的f N 值将会对原子钟短期稳定度带来巨大的影响，造成短稳指标下降。通过本实用新型fN跳动 将会合理的进行避免，从而不影响原子钟的短期稳定度。
[0032] (3)在实际应用中由于工作环境温度、电磁辐射、内部物理系统或是电路故障等因 素，有可能导致原子钟整机输出信号频率出现大范围的跳动，如果此时高稳压控晶振未能 得到有效的纠偏的话，原子钟将会脱锁。故在上述（2)基础之上，中央处理器内部还预设了 一个时间值t，例如10秒，它用于辅助判断系统工作状态。如某一时刻原子钟输出信号频 率出现大跳动，根据方案（2)在小于时间值t内，第一 D/A转换单元输出固定电平，第二D/ A转换单元输出原有电平，即此时刻不对高稳压控晶振进行有效纠偏，这时系统的稳定度指 标由高稳压控晶振本身决定，若跳点持续的时间超过了预设的时间值t，那么，中央处理器 将进行有效纠偏，即第一 D/A转换单元输出固定电平，第二D/A转换单元输出相应的纠偏电 平。
[0033] 本实用新型提供的一种时基源瞬态指标改进装置的工作原理：原子钟系统中包含 一个短期稳定度高的压控晶振，原子钟系统输出的量子鉴频信号送至锁定指示判断单元， 完成整机系统工作状态指示，并将判断结果输送至中央处理器，纠偏电压单元在中央处理 器的使能下工作，得到压控电压作用于原子钟内部的高稳压控晶振，使其频率发生改变，从 而完成原子钟的闭环过程。
[0034] 本实用新型提供的一种时基源瞬态指标改进装置，提高整机的短期稳定度指标。
[〇〇35] 最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本实用新型的技术方案而非限 制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对 本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范 围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1. 一种时基源瞬态指标改进装置，其特征在于，包括高稳压控晶振、原子钟系统、锁定 指示判断单元、中央处理器、纠偏电压单元；所述高稳压控晶振设置在所述原子钟系统内， 所述原子钟系统输出与所述锁定指示判断单元连接，所述中央处理器输出连接所述纠偏电 压单元及所述锁定指示判断单元，所述纠偏电压单元输出连接高稳压控晶振。
2. 如权利要求1所述的一种时基源瞬态指标改进装置，其特征在于，所述高稳压控晶 振，用于提供时钟参考。
3. 如权利要求2所述的一种时基源瞬态指标改进装置，其特征在于，所述原子钟系统， 用于提供量子参考。
4. 如权利要求3所述的一种时基源瞬态指标改进装置，其特征在于，所述锁定指示判 断单元，用于显示闭环锁定状态。
5. 如权利要求4所述的一种时基源瞬态指标改进装置，其特征在于，所述中央处理器， 用于提供信号控制、数据处理、功能显示。
6. 如权利要求5所述的一种时基源瞬态指标改进装置，其特征在于，所述纠偏电压单 元，用于将上述原子钟系统的量子参考纠偏信息传递给上述高稳压控晶振。
7. 如权利要求6所述的一种时基源瞬态指标改进装置，其特征在于，所述纠偏电压单 元包括第一基准电压单元、第二基准电压单元、第一 D/A转换单元、第二D/A转换单元、纠偏 使能单元；所述第一基准电压单元、所述第二基准电压单元输出分别与所述第一 D/A转换 单元、所述第二D/A转换单元连接，所述第一 D/A转换单元、所述第二D/A转换单元输出与 所述高稳压控晶振连接，所述中央处理器输出与所述第一 D/A转换单元及所述纠偏使能单 元连接，所述纠偏使能单元输出与所述第二D/A转换单元连接。
【文档编号】H03L7/26GK203883810SQ201420196228
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】雷海东 申请人:江汉大学