CN203708217U - 可同相位扫描且相互隔离的压控晶体振荡发生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种可同相位扫描且相互隔离的压控晶体振荡发生装置，低频函数信号发生器输出同样的锯齿函数信号，分别输入独立得两个通道，每一个通道中，锯齿函数信号经过隔离放大器进行功率放大，然后输出到电压偏置频率调节器得到需要的频率点，电压偏置频率调节器的输出端连接可控压控晶体振荡器，可控压控晶体振荡器由差分放大及比例积分锁定电路输出的补偿信号进行控制，快速光电监视探测器采集可控压控晶体振荡器的输出信号和作为基准的被控制激光，快速光电监视探测器的输出信号经过差分放大及比例积分锁定电路输出补偿信号。本实用新型实现压控晶体振荡器的相互隔离且同相位扫描输出，装置结构简单。
Description
技术领域
本发明属于精密激光光谱计量领域，涉及一种压控晶体振荡发生装置。
背景技术
可同相位扫描且相互隔离的压控晶体振荡信号源是高分辨原子分子光谱学、新型原子钟、光纤通信及等领域中不可缺少的工具。
晶体压控振荡信号源（voltage-controlled crystal oscillator,VCXO）是目前被广泛应用于电子信息工业，原子频标如：氢钟、铯钟及铷钟中也需要高精度的压控振荡器，并且其作为核心部件被应用于时频计量仪及信号发生器、数字频率计等电子仪器的生产。晶体压控振荡信号源主要由石英谐振器、变容二极管和振荡伺服电路组成，其工作原理是通过控制电压来改变二极管的电容，从而微调谐振源晶体的本证频率，最终以达到频率调节的目的。在精密激光光谱计量实验中，由于在实际中往往需要控制多路不同频率的激光跟原子分子同时发生作用，这就要求对多路的激光的同步开关或者频率精细调节。通常的方法是往往需要主控机连接同步控制，整体结构复杂且体积较大。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种压控晶体振荡信号源装置，可同相位扫描且相互隔离，装置结构简单。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括低频函数信号发生器、信号隔离放大器、电压偏置频率调节器、可控压控晶体振荡器、激光调制器、快速光电监视探测器和差分放大及比例积分锁定电路。
所述的低频函数信号发生器的两个输出端输出同样的锯齿函数信号，分别输入独立得两个通道，每一个通道中，锯齿函数信号经过隔离放大器进行功率放大，然后输出到电压偏置频率调节器得到需要的频率点，电压偏置频率调节器的输出端连接可控压控晶体振荡器，可控压控晶体振荡器由差分放大及比例积分锁定电路输出的补偿信号进行控制，快速光电监视探测器采集可控压控晶体振荡器的输出信号和作为基准的被控制激光，快速光电监视探测器的输出信号经过差分放大及比例积分锁定电路输出补偿信号。
所述低频函数信号发生器输出频率范围为0.1Hz-100kHz，电压幅度为1mV-1V；信号隔离放大器响应带宽大于1MHz，隔离度大于-100dB，最大放大功率为5W；电压偏置频率调节器的输出电压范围为0-5V，调频范围大于100MHz；可控压控晶体振荡器有频率调制和幅度调制两个调制端口；激光调制器采用声光调制器；差分放大及比例积分锁定电路环路带宽大于1MHz。
本发明的有益效果是：本发明是一套可同相位扫描且相互隔离的压控晶体振荡信号源装置，提供了一套通过外接经隔离放大的低频扫描信号及偏置电压幅度精细调节器，输入到压控振晶体荡器的频率调制端口，同时为了消除振荡器输出信号的功率大小随低频扫描信号的波动，将外部实时检测信号与一基准电压差分放大在通过比例积分处理，输入到晶体压控振荡器的幅度调制端口，从而实现压控晶体振荡器的相互隔离且同相位扫描输出。该发明装置可以广泛应用于高分辨光谱学、射频信号处理及原子分子光谱学等领域中。
附图说明
图1是本发明的组成原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
为了能够实现同相位扫描且相互隔离的压控晶体振荡器，本发明采用了低频扫描信号经过隔离放大及电压偏置频率调节后，输入到晶体压控振荡器的频率调制端口。同时为了消除振荡器输出信号的功率大小随低频扫描信号的波动，将外部实时检测信号与一基准电压差分放大在通过比例积分处理，处理后的补偿信号输入到晶体压控振荡器的幅度调制端口，最终实现压控晶体振荡器的相互隔离且同相位扫描输出。本发明可以广泛应用于其它类型的激光及射频信号扫频中。
本发明采取的技术方案如下：一套可同相位扫描且相互隔离的压控晶体振荡发生装置，包括低频函数信号发生器，信号隔离放大器，电压偏置频率调节，可控压控晶体振荡器，被控制激光，激光调制器，快速光电监视探测器，差分放大及比例积分锁定电路。
上述器件的结构参数为：低频函数信号发生器输出频率范围为0.1Hz-100kHz，电压幅度为1mV-1V；信号隔离放大器响应带宽大于1MHz，隔离度大于-100dB，最大放大功率为5W；电压偏置频率调节器的输出电压范围为0-5V，对应不同压控晶体振荡器其频率范围不同，一般情况下其调频范围大于100MHz；可控压控晶体振荡器有频率调制和幅度调制两个调制端口；激光调制器在本装置中选择了声光调制器，用于对激光的移频；差分放大及比例积分锁定电路环路带宽大于1MHz，用于消除振荡器输出信号的幅度随扫描信号的波动。
举例来说，低频函数信号发生器输出频率为1Hz电压幅度为100mV的锯齿函数信号，分别输入到两套系统中：先经过隔离放大器，为了能够驱动起压控晶体振动器，其输出功率被放大到0.2mW，且输出与输入隔离度远大于-100dB。在实际中我们需要调节任意频率值的信号，所以引入电压偏置频率调节器，其输出电压范围为0-5V，对应不同压控晶体振荡器其频率范围不同，一般情况下其调频范围大于100MHz。在本装置里选择可控压控晶体振荡器的中心频率为227MHz，将处理后的信号输入到频率调节调制端口，实现了同相位扫描且相互隔离的压控晶体振荡器装置。在实际中，发现晶体振荡器输出信号的幅度随着扫描锯齿信号波动，通过外部光电探测器及差分放大及比例积分锁定电路，实现了消除振荡器输出信号的幅度随扫描信号的波动。
参考图1，本发明包括函数信号发生器1、信号隔离放大器2、电压偏置频率调节器3、可控压控晶体振荡器4、被控制激光5、激光调制器6、快速光电监视探测器7、差分放大及比例积分锁定电路8。低频扫描信号输出，调节偏置频率器得到需要的频率点，再将其输入到激光调制器，同时消除振荡器输出信号的幅度随扫描信号的波动，利用频谱分析仪监测两路压控晶体振荡器的频率输出，观测到两个频率在中心频率227MHz左右50MHz以1Hz扫描频率来回重复且互不干扰且完全同相位。
Claims (2)
1.一种可同相位扫描且相互隔离的压控晶体振荡发生装置，包括低频函数信号发生器、信号隔离放大器、电压偏置频率调节器、可控压控晶体振荡器、激光调制器、快速光电监视探测器和差分放大及比例积分锁定电路，其特征在于：所述的低频函数信号发生器的两个输出端输出同样的锯齿函数信号，分别输入独立的两个通道，每一个通道中，锯齿函数信号经过隔离放大器进行功率放大，然后输出到电压偏置频率调节器，电压偏置频率调节器的输出端连接可控压控晶体振荡器，可控压控晶体振荡器由差分放大及比例积分锁定电路输出的补偿信号进行控制，快速光电监视探测器采集可控压控晶体振荡器的输出信号和作为基准的被控制激光，快速光电监视探测器的输出信号经过差分放大及比例积分锁定电路输出补偿信号。
2.根据权利要求1所述的可同相位扫描且相互隔离的压控晶体振荡发生装置，其特征在于：所述低频函数信号发生器输出频率范围为0.1Hz-100kHz，电压幅度为1mV-1V；信号隔离放大器响应带宽大于1MHz，隔离度大于-100dB，最大放大功率为5W；电压偏置频率调节器的输出电压范围为0-5V，调频范围大于100MHz；可控压控晶体振荡器有频率调制和幅度调制两个调制端口；激光调制器采用声光调制器；差分放大及比例积分锁定电路环路带宽大于1MHz。
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| CN103926227A (zh) * | 2014-04-24 | 2014-07-16 | 中国科学院国家授时中心 | 一种精确测量中性原子速度分布的方法和装置 |
| CN110174607A (zh) * | 2018-02-21 | 2019-08-27 | 德克萨斯仪器股份有限公司 | 二进制信号发生器 |
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