一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及原子頻標(biāo)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈。包括光譜燈、恒溫保護(hù)裝置、激勵(lì)線圈、屏蔽罩、高頻振蕩電路；所述激勵(lì)線圈與高頻振蕩電路PCB板連接形成回路，所述光譜燈設(shè)置于激勵(lì)線圈中，所述激勵(lì)線圈與所述光譜燈設(shè)置在所述屏蔽罩內(nèi)，所述激勵(lì)線圈、所述光譜燈、所述屏蔽罩、所述高頻振蕩電路設(shè)置在所述恒溫保護(hù)裝置內(nèi)。本實(shí)用新型提供的一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈，可以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，提高使用壽命，降低功耗，提高抗振動(dòng)沖擊性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及原子頻標(biāo)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)的關(guān)鍵部件，銣光譜燈的性能對(duì)系統(tǒng)的短期和長(zhǎng)期頻率穩(wěn) 定度指標(biāo)有著直接的影響。從長(zhǎng)穩(wěn)的角度看，主要是光強(qiáng)及光譜輪廓的穩(wěn)定性對(duì)指標(biāo)的貢 獻(xiàn)；從短穩(wěn)的角度看，主要是光本底噪聲對(duì)信噪比的貢獻(xiàn)。為了使系統(tǒng)能夠更好的工作，有 必要把足夠的時(shí)間與精力放在光源的加工與設(shè)計(jì)上。
[0003] 振蕩電路按工作原理可分為反饋式振蕩(放大器電路中加入足夠大的正反饋）與 負(fù)阻式振蕩(將一個(gè)呈現(xiàn)負(fù)阻特性的有源器件直接與諧振電路相連接）兩大類(lèi)。一般來(lái)說(shuō)， 銣光譜燈都采用反饋式振蕩電路，尤其是振蕩頻率和幅度都具有高穩(wěn)定性的克拉潑電路， 也有人采用負(fù)阻式振蕩電路。
[0004] 由于1979年美國(guó)GPS衛(wèi)星上的銣原子鐘的失效，銣頻標(biāo)中光譜燈的壽命問(wèn)題引起 了人們的高度重視。從美國(guó)GPS所載銣鐘的情況看來(lái)，星載原子鐘最嚴(yán)重的可靠性問(wèn)題是 在軌無(wú)極放電銣光譜燈的明顯失效。在軌鐘的遙測(cè)數(shù)據(jù)和其它實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均表明，譜燈失效 的主要原因是燈光中自由金屬銣原子的損耗，這種損耗的主要原因是金屬銣原子和泡壁的 化學(xué)反應(yīng)，以及和銣原子向泡壁的滲透。因?yàn)樘窄h(huán)境下，由于譜燈處在真空環(huán)境，容易導(dǎo) 致溫度升高。
[0005] 傳統(tǒng)光譜燈射頻振蕩電路是一個(gè)克拉潑振蕩電路。在對(duì)頻標(biāo)整機(jī)進(jìn)行指標(biāo)測(cè)量 時(shí)，光譜燈頻率穩(wěn)定性與環(huán)境溫度有很大的相關(guān)性。進(jìn)一步的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這一現(xiàn)象與燈激勵(lì) 電流受環(huán)境溫度影響關(guān)系密切相關(guān)。光譜燈的發(fā)光強(qiáng)度由激勵(lì)功率決定，因此譜燈光強(qiáng)與 激勵(lì)電流有著直接的關(guān)系。振蕩的激勵(lì)電流(即功率）直接受功率管參數(shù)等的 影響。理論和實(shí)驗(yàn)證明晶體管參數(shù)3、1_、V_與環(huán)境溫度T關(guān)系密切。
[0006] 隨著環(huán)境溫度上升，激勵(lì)管電流I。增大，導(dǎo)致激勵(lì)功率增大，光強(qiáng)增大；反之則光 強(qiáng)減小。實(shí)驗(yàn)表明即使是優(yōu)選的高頻功率管，其溫度系數(shù)仍然是比較大的。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種提高使用壽命、降低功耗的用于實(shí)現(xiàn) 溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈。
[0008] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈，包括 光譜燈、恒溫保護(hù)裝置、激勵(lì)線圈、屏蔽罩、高頻振蕩電路；
[0009] 所述激勵(lì)線圈與所述高頻振蕩電路PCB板連接形成回路，所述光譜燈1設(shè)置于激 勵(lì)線圈中，所述激勵(lì)線圈與所述光譜燈設(shè)置在所述屏蔽罩內(nèi)，所述激勵(lì)線圈、所述屏蔽罩、 所述光譜燈、所述高頻振蕩電路設(shè)置在所述恒溫保護(hù)裝置內(nèi)。
[0010] 進(jìn)一步地，所述高頻振蕩電路包括第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五 電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一電感、第二電感、三極管、二極管；
[0011] 所述第一電容一端接18V電源，所述第一電容另一端接地，第二電阻依次與第一 電感、三極管基極、三極管集電極連接后形成回路，所述三極管集電極接18V電源；所述第 三電阻另一端依次與所述二極管正極、所述二極管負(fù)極、所述第二電感、所述第一電阻、所 述三極管發(fā)射極、所述三極管基極、第一電感、所述第三電阻一端連接后形成回路，所述第 五電容并聯(lián)在所述第三電阻一端、所述二極管負(fù)極兩端；所述第二電容并聯(lián)在所述三極管 基極、所述三極管發(fā)射極兩端，所述第三電容一端與所述三極管基極連接，所述第三電容另 一端依次與所述激勵(lì)線圈組成的電感、所述第四電容一端連接，所述第四電容另一端與所 述二極管負(fù)極連接，所述二極管負(fù)極接地。
[0012] 進(jìn)一步地，所述第一電感線圈、第二電感線圈、激勵(lì)線圈為漆包線繞制而成。
[0013] 進(jìn)一步地，所述第一電感線圈、第二電感線圈、激勵(lì)線圈為單根粗導(dǎo)線單層密繞方 式繞制，線圈骨架為高頻介質(zhì)材料。
[0014] 進(jìn)一步地，所述激勵(lì)線圈長(zhǎng)度為L(zhǎng)，直徑為D，其中，L/D=0. 8-1. 2 ;第三電感線圈直 徑與銣原子光譜燈泡體直徑相等。
[0015] 進(jìn)一步地，所述第一電阻、第三電阻與三極管、二極管位于同一個(gè)溫區(qū)。
[0016]進(jìn)一步地，所述光譜燈內(nèi)為銣蒸氣，光譜燈的充銣量為500yg。
[0017] 進(jìn)一步地，所述光譜燈的泡體為平面柱狀收尾泡。
[0018] 進(jìn)一步地，所述第三電容、第四電容設(shè)置在過(guò)渡板上，所述過(guò)渡板通過(guò)射頻同軸電 纜連接在所述高頻振蕩電路PCB板上。
[0019] 進(jìn)一步地，所述光譜燈由圓柱形的藍(lán)寶石玻璃管、圓形平板藍(lán)寶石片用普通堿金 屬玻璃"粘"在一起組成，泡尾由堿金屬玻璃制成。
[0020] 本實(shí)用新型提供的一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈，通過(guò)對(duì)泡型、熱、電結(jié)構(gòu)的優(yōu) 化改進(jìn)，同時(shí)機(jī)械結(jié)構(gòu)做出相應(yīng)的調(diào)整，使得銣鐘光譜燈的功耗有所降低，提高了抗振動(dòng) 沖擊性能，光強(qiáng)穩(wěn)定性有了較大改善，可以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，提高使用壽命。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈的裝置示意圖；
[0022] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈中高頻振蕩電 路的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0023] 其中，1 一光譜燈，2-激勵(lì)線圈，3-屏蔽罩，4一恒溫保護(hù)裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型提供了一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈，包括光譜 燈1、恒溫保護(hù)裝置4、激勵(lì)線圈2、屏蔽罩3、高頻振蕩電路；
[0025] 激勵(lì)線圈2與高頻振蕩電路PCB板連接形成回路，光譜燈1設(shè)置于激勵(lì)線圈2中， 激勵(lì)線圈2與光譜燈1設(shè)置在屏蔽罩3內(nèi)，激勵(lì)線圈2、屏蔽罩3、光譜燈1、高頻振蕩電路設(shè) 置在恒溫保護(hù)裝置4內(nèi)。
[0026] 本實(shí)施例中，加入屏蔽罩3可以充分利用激勵(lì)場(chǎng)的輻射能量，吸收射頻泄漏，通過(guò) 渦流效應(yīng)轉(zhuǎn)化為熱量用于譜燈加熱，同時(shí)還減小了泄漏對(duì)整機(jī)形成的輻射干擾。
[0027] 高頻振蕩電路包括第一電容、第二點(diǎn)容、第三電容、第四電容、第五電容、第一電 阻、第二電阻、第三電阻、第一電感、第二電感、三極管、二極管；
[0028]第一電容一端接18V電源，第一電容另一端接地，第二電阻依次與第一電感、三極 管基極、三極管集電極連接后形成回路，三極管集電極接18V電源；第三電阻另一端依次與 二極管正極、二極管負(fù)極、第二電感、第一電阻、三極管發(fā)射極、三極管基極、第一電感、第 三電阻一端連接后形成回路，第五電容并聯(lián)在所述第三電阻一端、所述二極管負(fù)極兩端；第 二電容并聯(lián)在所述三極管基極、三極管發(fā)射極兩端，第三電容一端與三極管基極連接，第三 電容另一端依次與激勵(lì)線圈組成的電感、第四電容一端連接，第四電容另一端與二極管負(fù) 極連接，二極管負(fù)極接地。
[0029]本實(shí)施例中，增加電流負(fù)反饋：在三極管發(fā)射極串入第一電阻R1，構(gòu)成一個(gè)電流 負(fù)反饋偏置穩(wěn)定電路。在三極管基極回路接入溫度補(bǔ)償電路：在基極下偏置電路串入了一 個(gè)二極管。第一電阻R1、第三電阻R3的阻值關(guān)系為R3=2R1時(shí)，可以達(dá)到最好的補(bǔ)償效果； 由于三極管基極的溫度補(bǔ)償電路利用了三極管和二極管相關(guān)參數(shù)的溫度特性，所以第一電 阻、第三電阻與三極管、二極管位于同一個(gè)溫區(qū)。
[0030] 經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，采取上述措施使燈激勵(lì)電流隨溫度變化明顯減小。沒(méi)有采取上述 措施前，溫度從〇°C-40°C，激勵(lì)電流變化3. 5X1(T3A/°C;采取上述措施后，溫度從-10°C- +50°C，光強(qiáng)變化不超過(guò)1%，激勵(lì)電流變化-4. 1X1(T5A/°C，之所以呈現(xiàn)很小的負(fù)溫度系數(shù)， 是由于補(bǔ)償過(guò)度，可以通過(guò)調(diào)整第一電阻R1來(lái)改變補(bǔ)償過(guò)度的問(wèn)題。
[0031] 為提高激勵(lì)電路的穩(wěn)定性，必須使結(jié)構(gòu)緊湊，減少分布參數(shù)的影響；為減小功耗， 必須增大燈與外界環(huán)境之間的熱阻，減小熱損耗。本實(shí)施例中，第一電感線圈、第二電感線 圈、激勵(lì)線圈2為漆包線繞制而成。第一電感線圈、第二電感線圈、激勵(lì)線圈2為單根粗導(dǎo) 線單層密繞方式繞制，線圈骨架為高頻介質(zhì)材料。激勵(lì)線圈2長(zhǎng)度為L(zhǎng)，直徑為D，其中，L/ D=0. 8-1. 2 ;第三電感線圈直徑與銣原子光譜燈泡體直徑相等。
[0032] 為切斷了熱傳導(dǎo)途徑，減小功耗，同時(shí)減小高頻輻射。本實(shí)施例中，第三電容、第四 電容設(shè)置在過(guò)渡板上，過(guò)渡板通過(guò)射頻同軸電纜連接在高頻振蕩電路PCB板上。
[0033]采用公式

【權(quán)利要求】
1. 一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈，其特征在于，包括光譜燈（1)、恒溫保護(hù)裝置、激 勵(lì)線圈、屏蔽罩、1?頻振蕩電路； 所述激勵(lì)線圈與所述高頻振蕩電路PCB板連接形成回路，所述光譜燈設(shè)置于激勵(lì)線圈 中，所述激勵(lì)線圈與所述光譜燈設(shè)置在所述屏蔽罩內(nèi)，所述激勵(lì)線圈、所述屏蔽罩、所述光 譜燈、所述高頻振蕩電路設(shè)置在所述恒溫保護(hù)裝置內(nèi)；所述高頻振蕩電路包括第一電容、第 二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一電感、第二電 感、三極管、二極管； 所述第一電容一端接18V電源，所述第一電容另一端接地，第二電阻依次與第一電感、 三極管基極、三極管集電極連接后形成回路，所述三極管集電極接18V電源；所述第三電阻 另一端依次與所述二極管正極、所述二極管負(fù)極、所述第二電感、所述第一電阻、所述三極 管發(fā)射極、所述三極管基極、第一電感、所述第三電阻一端連接后形成回路，所述第五電容 并聯(lián)在所述第三電阻一端、所述二極管負(fù)極兩端；所述第二電容并聯(lián)在所述三極管基極、所 述三極管發(fā)射極兩端，所述第三電容一端與所述三極管基極連接，所述第三電容另一端依 次與所述激勵(lì)線圈組成的電感、所述第四電容一端連接，所述第四電容另一端與所述二極 管負(fù)極連接，所述二極管負(fù)極接地。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈，其特征在于，所述第一電感 線圈、第二電感線圈、激勵(lì)線圈為漆包線繞制而成。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈，其特征在于，所述第一電感 線圈、第二電感線圈、激勵(lì)線圈為單根粗導(dǎo)線單層密繞方式繞制，線圈骨架為高頻介質(zhì)材 料。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈，其特征在于，所述激勵(lì)線圈 長(zhǎng)度為L(zhǎng)，直徑為D，其中，L/D = 0. 8-1. 2 ;第三電感線圈直徑與銣原子光譜燈泡體直徑相 等。
5. 如權(quán)利要求2所述的一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈，其特征在于，所述第一電阻、 第三電阻與三極管、二極管位于同一個(gè)溫區(qū)。
6. 如權(quán)利要求2所述的一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈，其特征在于，所述光譜燈內(nèi) 為銣蒸氣，光譜燈的充銣量為500 y g。
7. 如權(quán)利要求2所述的一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈，其特征在于，所述光譜燈的 泡體為平面柱狀收尾泡。
8. 如權(quán)利要求2所述的一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈，其特征在于，所述第三電容、 第四電容設(shè)置在過(guò)渡板上，所述過(guò)渡板通過(guò)射頻同軸電纜連接在所述高頻振蕩電路PCB板 上。
9. 如權(quán)利要求2所述的一種用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)墓庾V燈，其特征在于，所述光譜燈由 圓柱形的藍(lán)寶石玻璃管、圓形平板藍(lán)寶石片用普通堿金屬玻璃"粘"在一起組成，泡尾由堿 金屬玻璃制成。
【文檔編號(hào)】H05B41/14GK204217190SQ201420191601
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】雷海東 申請(qǐng)人:江漢大學(xué)