CN112702059A - 一种用于铯原子钟的频率合成器 - Google Patents
一种用于铯原子钟的频率合成器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112702059A CN112702059A CN202011453053.0A CN202011453053A CN112702059A CN 112702059 A CN112702059 A CN 112702059A CN 202011453053 A CN202011453053 A CN 202011453053A CN 112702059 A CN112702059 A CN 112702059A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frequency
- filter
- signal
- frequency synthesizer
- atomic clock
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/26—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using energy levels of molecules, atoms, or subatomic particles as a frequency reference
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于铯原子钟的频率合成器，通过利用AD9852芯片非线性输出的特点设计频率合成器，采用AD9852+滤波器的电路结构，实现了80MHz作为参考信号，输出频率为87.3MHz的信号，其电路结构简单、体积小，不需要额外使用本振信号，在保证输出信号质量的同时，实现了频标电路频率源的小型化，控制参数便于计算，可安装于3U机箱内部。
Description
技术领域
本发明属于原子钟技术领域，具体涉及一种用于铯原子钟的频率合成器。
背景技术
处于基态(F＝3，mF＝0)的铯原子受到微波信号激励获取能量后，跃迁至激发态(F＝4，mF＝0)。而铯原子钟就是利用激励信号频率v和谱线中心频率v_0的差值，起鉴频器的作用，从而使铯原子钟整机输出稳定、准确的频率信号。
目前常用的铯原子钟频率合成方案里，除了使用10MHz的本振信号外，通常需要另外使用100MHz的本振信号，与AD9852所产生的7.3MHz信号进行鉴相。该方案由于使用两块晶振，其电路结构较为复杂、体积较大，无法实现铯原子钟的频标电路的小型化。根据奈奎斯特采样定理可知，无法以80MHz作为参考信号，由DDS信号发生器直接输出87.3MHz的信号。DDS信号发生器采用直接数字频率合成(Direct Digital Synthesis，简称DDS)技术，把信号发生器的频率稳定度、准确度提高到与基准频率相同的水平，并且可以在很宽的频率范围内进行精细的频率调节。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于铯原子钟的频率合成器，能够在保证输出信号质量的同时实现频标电路频率源的小型化。
本发明提供了一种用于铯原子钟的频率合成器，包括参考时钟、DDS信号发生器、滤波器1、放大器1、滤波器2和放大器2；所述参考时钟为AD9852滤波器输出的频率为87.3MHz的信号1，所述DDS信号发生器输出频率为7.3MHz的信号2；所述信号1和信号2经过所述滤波器1、放大器1、滤波器2和放大器2的处理形成频率为87.368230MHz信号。
进一步地，所述参考时钟由频标电路产生的10MHz本振8倍频所得的信号。
进一步地，所述滤波器1为高通滤波器。
进一步地，所述滤波器2为带通滤波器。
进一步地，所述滤波器2为声表面波滤波器，所述滤波器2的型号为LBN08801、中心频率为87.3MHz、2dB带宽为7.58MHz。
有益效果：
本发明通过利用AD9852芯片非线性输出的特点设计频率合成器，采用AD9852+滤波器的电路结构，实现了80MHz作为参考信号，输出频率为87.3MHz的信号，其电路结构简单、体积小，不需要额外使用本振信号，在保证输出信号质量的同时，实现了频标电路频率源的小型化，控制参数便于计算，可安装于3U机箱内部。
附图说明
图1为本发明提供的一种用于铯原子钟的频率合成器的结构示意图。
图2为本发明提供的一种用于铯原子钟的频率合成器的滤波器2的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供的一种用于铯原子钟的频率合成器，其核心思想是：利用80MHz信号作为参考时钟，直接频率合成器生成的7.3MHz信号，其频谱成分中包含87.3MHz的频谱，因此，设计合理的环路滤波器，即可实现87.368230MHz信号的精确输出，用于后级电路鉴相，为铯束管提供精确受控的微波激励信号。
本发明利用AD9852芯片非线性输出的特点,采用AD9852+滤波器的电路结构，实现了80MHz作为参考信号，输出频率为87.3MHz的信号，其电路结构简单、体积小，在保证输出信号质量的同时，实现了频标电路频率源的小型化，控制参数便于计算，可安装于3U机箱内部。
本发明提供的一种用于铯原子钟的频率合成器，其结构如图1所示，包括参考时钟、DDS信号发生器、滤波器1、放大器1、滤波器2和放大器2。
其中，DDS信号发生器的参考时钟为80MHz，DDS信号发生器由铯钟内部的10MHz压控晶振倍频所得。DDS信号发生器使用直接数字合成芯片AD9852实现频率合成，输出信号频率为7.368230MHz。
DDS信号发生器通常选用高阶椭圆低通滤波器与AD9852配合，进行杂散信号滤波。但由于后级电路需要使用AD9852输出信号中的高频信号，因此，滤波器1设计为高通滤波器，如图2所示，即能对DDS信号发生器产生的杂散信号进行滤波，又能保留输出信号中的高频信号，且对AD9852输出的7.3MHz信号的功率有一定抑制作用，能够很好的提高精确频率合成器最终输出信号的频谱纯度。
放大器1选用芯片VAM-6，其作用是放大信号的功率，使信号能够驱动后级的滤波器2。
滤波器2设计为带通滤波器，本发明优选声表面波滤波器，其型号为LBN08801，中心频率为87.3MHz，2dB带宽为7.58MHz。能够很好的滤除7.3MHz的频率信号和其他频率成分，只保留87.3MHz作为输出信号。
放大器2为芯片VAM-6，其作用为放大87.3MHz信号的功率，使其能够与后级电路产生的信号实现鉴相功能。
以频标电路的10MHz信号作为本振信号，通过8倍频的方式产生80MHz信号，作为AD9852的参考时钟信号输入。
通过CPU为AD9852写频率控制字，使AD9852输出频率为7368230Hz的信号，并通过高通滤波器滤波，使用VAM-6芯片，进行微波功率调整后作为带通滤波器的输入信号，带通滤波器选用LBN08801声表面波滤波器，输出频率为87.368230MHz的信号。
将通过8倍频的方式产生80MHz信号再次倍频，产生9280MHz的信号。与9192.7MHz信号下混频，再与DDS输出的87.3MHz参考信号进行鉴相实现跟踪锁定9192.7MHz信号输出。即可为铯原子跃迁提供微波激励信号v。在铯原子钟工作时，频标电路通过CPU控制DDS的频率控制字进行扫频，检测铯束管内铯原子的最大跃迁几率，计算微波激励信号v与谱线中心频率v_0的差值，调整10MHz压控晶振的控制电压，使其处于锁定状态，实现铯原子钟输出10MHz信号准确，稳定的功能。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于铯原子钟的频率合成器，其特征在于，包括参考时钟、DDS信号发生器、滤波器1、放大器1、滤波器2和放大器2；所述参考时钟为AD9852滤波器输出的频率为87.3MHz的信号1，所述DDS信号发生器输出频率为7.3MHz的信号2；所述信号1和信号2经过所述滤波器1、放大器1、滤波器2和放大器2的处理形成频率为87.368230MHz信号。
2.根据权利要求1所述的频率合成器，其特征在于，所述参考时钟由频标电路产生的10MHz本振8倍频所得的信号。
3.根据权利要求1所述的频率合成器，其特征在于，所述滤波器1为高通滤波器。
4.根据权利要求1所述的频率合成器，其特征在于，所述滤波器2为带通滤波器。
5.根据权利要求4所述的频率合成器，其特征在于，所述滤波器2为声表面波滤波器，所述滤波器2的型号为LBN08801、中心频率为87.3MHz、2dB带宽为7.58MHz。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011453053.0A CN112702059A (zh) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | 一种用于铯原子钟的频率合成器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011453053.0A CN112702059A (zh) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | 一种用于铯原子钟的频率合成器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112702059A true CN112702059A (zh) | 2021-04-23 |
Family
ID=75508769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011453053.0A Pending CN112702059A (zh) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | 一种用于铯原子钟的频率合成器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112702059A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101677232A (zh) * | 2008-09-17 | 2010-03-24 | 启碁科技股份有限公司 | 可消除谐波的带阻滤波器及其相关卫星信号接收机 |
| CN103326718A (zh) * | 2013-05-23 | 2013-09-25 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 一种铷频标的射频链 |
| CN203399086U (zh) * | 2013-08-06 | 2014-01-15 | 成都信息工程学院 | 基于dds谐波提取技术的频率源 |
| CN205142152U (zh) * | 2015-11-24 | 2016-04-06 | 浙江嘉科电子有限公司 | 大功率带通滤波器 |
-
2020
- 2020-12-11 CN CN202011453053.0A patent/CN112702059A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101677232A (zh) * | 2008-09-17 | 2010-03-24 | 启碁科技股份有限公司 | 可消除谐波的带阻滤波器及其相关卫星信号接收机 |
| CN103326718A (zh) * | 2013-05-23 | 2013-09-25 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 一种铷频标的射频链 |
| CN203399086U (zh) * | 2013-08-06 | 2014-01-15 | 成都信息工程学院 | 基于dds谐波提取技术的频率源 |
| CN205142152U (zh) * | 2015-11-24 | 2016-04-06 | 浙江嘉科电子有限公司 | 大功率带通滤波器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20180302096A1 (en) | Track-and-hold charge pump and pll | |
| CN116170009B (zh) | 一种宽频带、低相位噪声、细步进频率源产生电路 | |
| US6300841B1 (en) | Atomic oscillator utilizing a high frequency converting circuit and an active, low-integral-number multiplier | |
| RU2423784C2 (ru) | Синтезатор частот | |
| CN113726334A (zh) | 一种s波段低相噪低杂散细步进频率源组件及使用方法 | |
| CN106603073B (zh) | 一种实现低相噪微波宽频段频率合成的集成单环系统 | |
| CN112702059A (zh) | 一种用于铯原子钟的频率合成器 | |
| US6844758B2 (en) | Frequency synthesizer | |
| CN109412591B (zh) | 一种x波段细步进频综生成方法及系统 | |
| CN110798210A (zh) | 一种频率合成装置 | |
| CN113193869B (zh) | 一种基于声表面滤波器的超低相噪频率综合器 | |
| CN115940938A (zh) | 一种低相位噪声快速宽带扫频频率源 | |
| CN115765731A (zh) | 一种宽带低相位噪声混合频率合成装置 | |
| RU195894U1 (ru) | Синтезатор сетки частот | |
| CN203399088U (zh) | 一种应用于cpt原子钟的微波电路 | |
| CN114448433B (zh) | 一种用于铯原子钟的低噪声微波激励源 | |
| Bogomolov et al. | Low phase noise UHF TCXO | |
| CN216699985U (zh) | 一种诱导原子发生拉曼跃迁的频率发生装置 | |
| CN112152610B (zh) | 一种具有宽带快速跳频功能的锁相环 | |
| CN213906655U (zh) | 一种x波段低杂散低相噪频率合成器 | |
| Li et al. | Design of x-band low phase noise and low spurious frequency source based on HMC778 | |
| CN213957604U (zh) | 线性调频信号源 | |
| CN221010095U (zh) | 一种l-s波段频率合成器 | |
| CN210120548U (zh) | 一种非整数倍倍频锁相电路 | |
| CN117914309B (zh) | 分子时钟、分子时钟频率控制方法和电子设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210423 |