專利名稱：用于銣原子頻標(biāo)的倍混頻電路及銣原子頻標(biāo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及原子頻標(biāo)領(lǐng)域，特別涉及一種用于銣原子頻標(biāo)的倍混頻電路及銣原子頻標(biāo)。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的高精密儀器以及電子設(shè)備走出了實(shí)驗(yàn)室， 進(jìn)入到人們的生活中。而這些儀器設(shè)備都需要依靠高準(zhǔn)確度、高穩(wěn)定度的頻率源作為支撐。 原子頻標(biāo)的發(fā)展正是為了滿足人們對(duì)時(shí)間頻率計(jì)量越來越高要求的需要。而銣原子頻標(biāo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積功耗小和成本低的特點(diǎn)更是讓其得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有的銣原子頻標(biāo)包括物理系統(tǒng)和電子線路；其中電子線路包括綜合器、倍混頻電路、伺服鎖相放大電路和壓控晶體振蕩器。該倍混頻電路用于將壓控晶體振蕩器的輸出信號(hào)倍頻后與綜合器的輸出信號(hào)進(jìn)行混頻，以獲得提供給物理系統(tǒng)的微波探詢信號(hào)，該微波探詢信號(hào)的頻率應(yīng)盡可能地接近銣原子87Rb的躍遷頻率6. 8346875GHz。在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題通常，銣原子頻標(biāo)都采用輸出頻率為IOMHz的壓控晶體振蕩器，倍混頻電路對(duì)壓控晶體振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行倍頻處理時(shí)，倍頻次數(shù)較大，容易產(chǎn)生噪聲，產(chǎn)生的倍頻信號(hào)不純凈，從而影響銣原子頻標(biāo)輸出頻率的準(zhǔn)確度。
發(fā)明內(nèi)容為了提高銣原子頻標(biāo)輸出頻率的準(zhǔn)確度，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種用于銣原子頻標(biāo)的倍混頻電路及銣原子頻標(biāo)。所述技術(shù)方案如下一種用于銣原子頻標(biāo)的倍混頻電路，所述倍混頻電路包括 倍頻模塊和混頻模塊；所述倍頻模塊的輸入端與所述銣原子頻標(biāo)的壓控晶體振蕩器相連， 所述壓控晶體振蕩器的輸出頻率為40MHz，所述倍頻模塊的輸出端與所述混頻模塊的第一輸入端相連，所述混頻模塊的第二輸入端與所述銣原子頻標(biāo)的綜合器相連。進(jìn)一步地，所述倍頻模塊包括依次電連接的相關(guān)脈沖產(chǎn)生單元、第一濾波器、線性放大器、第二濾波器和第一功率放大器；所述相關(guān)脈沖產(chǎn)生單元的輸入端與所述壓控晶體振蕩器相連，所述第一功率放大器的輸出端與所述混頻模塊的第一輸入端相連。更進(jìn)一步地，所述相關(guān)脈沖產(chǎn)生單元包括比較器、延時(shí)器和相關(guān)器；所述比較器的第一輸入端與所述壓控晶體振蕩器相連，所述比較器的第二輸入端與參考電平相連，所述比較器的第一輸出端與所述相關(guān)器的第一輸入端相連，所述比較器的第二輸出端與所述延時(shí)器的輸入端相連，所述延時(shí)器的輸出端與所述相關(guān)器的第二輸入端相連，所述相關(guān)器的輸出端與所述第一濾波器的輸入端相連。進(jìn)一步地，所述混頻模塊包括依次電連接的混頻單元、第三濾波器和第二功率放大器，所述混頻單元的第一輸入端與所述倍頻模塊的輸出端相連，所述混頻單元的第二輸入端與所述綜合器相連。[0011]優(yōu)選地，所述混頻模塊還包括阻抗匹配單元，所述阻抗匹配單元的第一輸入端與所述倍頻模塊的輸出端相連，所述阻抗匹配單元的第二輸入端與所述綜合器相連，所述阻抗匹配單元的輸出端與所述混頻單元的輸入端相連。優(yōu)選地，所述混頻單元包括階躍二極管。優(yōu)選地，所述第三濾波器為腔體濾波器。本實(shí)用新型還公開了一種銣原子頻標(biāo)，包括物理系統(tǒng)和電子線路，所述電子線路包括倍混頻電路、綜合器、伺服鎖相放大電路和壓控晶體振蕩器，所述倍混頻電路為前述的倍混頻電路。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是本實(shí)用新型實(shí)施例中通過采用輸出頻率為40MHz的壓控晶體振蕩器，減小倍頻模塊的倍頻次數(shù)從而獲得更加純凈的信號(hào)，使倍混頻電路輸出信號(hào)的頻率更加準(zhǔn)確，從而提高了銣原子頻標(biāo)輸出頻率的準(zhǔn)確度。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1中提供的倍混頻電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1中提供的相關(guān)脈沖產(chǎn)生單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例2中提供的銣原子頻標(biāo)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。實(shí)施例1如圖1所示，實(shí)施例1中的倍混頻電路包括倍頻模塊101和混頻模塊102 ；倍頻模塊101的輸入端與銣原子頻標(biāo)的壓控晶體振蕩器相連，倍頻模塊101的輸出端與混頻模塊102的第一輸入端相連，混頻模塊102的第二輸入端與銣原子頻標(biāo)的綜合器相連，混頻模塊102的輸出端與銣原子頻標(biāo)的物理系統(tǒng)相連；其中，銣原子頻標(biāo)的壓控晶體振蕩器的輸出頻率為40MHz。下面結(jié)合圖1說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的倍混頻電路的工作過程及各模塊的功能。其中，倍頻模塊101將銣原子頻標(biāo)的壓控晶體振蕩器輸出的頻率為40MHz的信號(hào)倍頻后得到頻率為MOMHz的信號(hào)，輸出到混頻模塊102 ；混頻模塊102接收倍頻模塊101輸出的頻率為MOMHz的信號(hào)和銣原子頻標(biāo)的綜合器輸出的頻率為114. 6875MHz 士 AF的鍵控信號(hào)，將其混頻得到頻率為68；34. 6875MHz 士 Af Q40MHzM8+114. 6875MHz 士 AF)的微波探詢信號(hào)。其中，本實(shí)施例采用輸出頻率為40MHz的壓控晶體振蕩器，相較于傳統(tǒng)的輸出頻率為IOMHz的壓控晶體振蕩器，顯然本實(shí)施中的倍頻模塊101只需要倍頻較低的次數(shù)，以便獲得更加純凈的信號(hào)，從而使倍混頻電路輸出的微波探詢信號(hào)的頻率更加準(zhǔn)確；相應(yīng)的，提高了銣原子頻標(biāo)輸出頻率的準(zhǔn)確度。上述只公開了倍混頻電路產(chǎn)生銣原子頻標(biāo)的微波探詢信號(hào)的一種方式，并不作為本實(shí)用新型的限定。進(jìn)一步地，如圖1所示，本實(shí)施例中的倍頻模塊101包括依次電連接的相關(guān)脈沖產(chǎn)生單元1011、第一濾波器1012、線性放大器1013、第二濾波器1014和第一功率放大器 1015 ；相關(guān)脈沖產(chǎn)生單元1011的輸入端與銣原子頻標(biāo)的壓控晶體振蕩器相連，第一功率放大器1015的輸出端與混頻模塊102的第一輸入端相連。其中，本實(shí)施例中采用自相關(guān)倍頻技術(shù)，使倍頻模塊101的輸入信號(hào)零點(diǎn)與輸出倍頻脈沖的起始點(diǎn)緊密耦合在一起，倍頻脈沖極窄，該脈沖的高次諧波極為豐富，具有良好的倍頻效率，選頻放大后輸出。更進(jìn)一步地，如圖2所示，本實(shí)施例中的相關(guān)脈沖產(chǎn)生單元1011包括比較器201、 延時(shí)器202和相關(guān)器203 ；比較器201的第一輸入端與銣原子頻標(biāo)的壓控晶體振蕩器相連， 比較器201的第二輸入端與參考電平相連，比較器201的第一輸出端與相關(guān)器203的第一輸入端相連，比較器201的第二輸出端與延時(shí)器202的輸入端相連，延時(shí)器202的輸出端與相關(guān)器203的第二輸入端相連，相關(guān)器203的輸出端與第一濾波器1012的輸入端相連。進(jìn)一步地，本實(shí)施例中的混頻模塊102包括依次電連接的混頻單元1022、第三濾波器1023和第二功率放大器IOM ；混頻單元1022的第一輸入端與倍頻模塊101的輸出端相連，混頻單元1022的第二輸入端與銣原子頻標(biāo)的綜合器相連。優(yōu)選地，如圖1所示，本實(shí)施例中的混頻模塊102還包括阻抗匹配單元1021，阻抗匹配單元1021的第一輸入端與倍頻模塊101的輸出端相連，阻抗匹配單元1021的第二輸入端與銣原子頻標(biāo)的綜合器相連，阻抗匹配單元1021的輸出端與混頻單元1022的輸入端相連。其中，阻抗匹配單元1021包括常見的阻抗匹配電路，用于使源阻抗與負(fù)載阻抗一致， 使本實(shí)施例中的倍混頻電路輸出功率更大。優(yōu)選地，本實(shí)施例中的混頻單元1022包括階躍二極管。優(yōu)選地，本實(shí)施例中的第三濾波器1023可以為腔體濾波器。本實(shí)施例中通過采用輸出頻率為40MHz的壓控晶體振蕩器，減小倍頻模塊的倍頻次數(shù)從而獲得更加純凈的信號(hào)，使倍混頻電路輸出信號(hào)的頻率更加準(zhǔn)確，從而提高了銣原子頻標(biāo)輸出頻率的準(zhǔn)確度。實(shí)施例2本實(shí)施例提供了一種包括實(shí)施例1中提供的倍混頻電路的銣原子頻標(biāo)，本實(shí)用新型實(shí)施例采用的壓控晶體振蕩器的輸出頻率為40MHz。如圖3所示，本實(shí)施例中的銣原子頻標(biāo)包括物理系統(tǒng)301和電子線路302，該電子線路302包括倍混頻電路3021、綜合器3022、伺服鎖相放大電路3023和壓控晶體振蕩器 3024，其中，倍混頻電路3021為實(shí)施例1中提供的倍混頻電路。需要說明的是，本實(shí)施例中的銣原子頻標(biāo)的工作原理為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知，在此省略詳細(xì)描述。本實(shí)施例中通過采用輸出頻率為40MHz的壓控晶體振蕩器和實(shí)施例1中的倍混頻電路，減小倍混頻電路中的倍頻模塊的倍頻次數(shù)從而獲得更加純凈的信號(hào)，使倍混頻電路輸出信號(hào)的頻率更加準(zhǔn)確，從而提高了銣原子頻標(biāo)輸出頻率的準(zhǔn)確度。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀
5存儲(chǔ)介質(zhì)中，上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于銣原子頻標(biāo)的倍混頻電路，其特征在于，所述倍混頻電路包括倍頻模塊和混頻模塊；所述倍頻模塊的輸入端與所述銣原子頻標(biāo)的壓控晶體振蕩器相連，所述壓控晶體振蕩器的輸出頻率為40MHz，所述倍頻模塊的輸出端與所述混頻模塊的第一輸入端相連，所述混頻模塊的第二輸入端與所述銣原子頻標(biāo)的綜合器相連。
2.如權(quán)利要求1所述的倍混頻電路，其特征在于，所述倍頻模塊包括依次電連接的相關(guān)脈沖產(chǎn)生單元、第一濾波器、線性放大器、第二濾波器和第一功率放大器；所述相關(guān)脈沖產(chǎn)生單元的輸入端與所述壓控晶體振蕩器相連，所述第一功率放大器的輸出端與所述混頻模塊的第一輸入端相連。
3.如權(quán)利要求2所述的倍混頻電路，其特征在于，所述相關(guān)脈沖產(chǎn)生單元包括比較器、 延時(shí)器和相關(guān)器；所述比較器的第一輸入端與所述壓控晶體振蕩器相連，所述比較器的第二輸入端與參考電平相連，所述比較器的第一輸出端與所述相關(guān)器的第一輸入端相連，所述比較器的第二輸出端與所述延時(shí)器的輸入端相連，所述延時(shí)器的輸出端與所述相關(guān)器的第二輸入端相連，所述相關(guān)器的輸出端與所述第一濾波器的輸入端相連。
4.如權(quán)利要求1所述的倍混頻電路，其特征在于，所述混頻模塊包括依次電連接的混頻單元、第三濾波器和第二功率放大器，所述混頻單元的第一輸入端與所述倍頻模塊的輸出端相連，所述混頻單元的第二輸入端與所述綜合器相連。
5.如權(quán)利要求4所述的倍混頻電路，其特征在于，所述混頻模塊還包括阻抗匹配單元， 所述阻抗匹配單元的第一輸入端與所述倍頻模塊的輸出端相連，所述阻抗匹配單元的第二輸入端與所述綜合器相連，所述阻抗匹配單元的輸出端與所述混頻單元的輸入端相連。
6.如權(quán)利要求4所述的倍混頻電路，其特征在于，所述混頻單元包括階躍二極管。
7.如權(quán)利要求4所述的倍混頻電路，其特征在于，所述第三濾波器為腔體濾波器。
8.一種銣原子頻標(biāo)，包括物理系統(tǒng)和電子線路，所述電子線路包括倍混頻電路、綜合器、伺服鎖相放大電路和壓控晶體振蕩器，其特征在于，所述倍混頻電路為權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的倍混頻電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于銣原子頻標(biāo)的倍混頻電路及銣原子頻標(biāo)。其中，所述倍混頻電路包括倍頻模塊和混頻模塊；所述倍頻模塊的輸入端與所述銣原子頻標(biāo)的壓控晶體振蕩器相連，所述壓控晶體振蕩器的輸出頻率為40MHz；所述倍頻模塊的輸出端與所述混頻模塊的第一輸入端相連，所述混頻模塊的第二輸入端與所述銣原子頻標(biāo)的綜合器相連。本實(shí)用新型實(shí)施例中通過采用輸出頻率為40MHz的壓控晶體振蕩器，減小倍頻模塊的倍頻次數(shù)從而獲得更加純凈的信號(hào)，使倍混頻電路輸出信號(hào)的頻率更加準(zhǔn)確，從而提高了銣原子頻標(biāo)輸出頻率的準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)H03L7/26GK202231699SQ20112031518
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者劉曉東, 張霞, 詹志明, 雷海東 申請(qǐng)人:江漢大學(xué)