JPS6016122Y2 - atomic oscillator - Google Patents

atomic oscillator

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JPS6016122Y2
JPS6016122Y2 JP7149079U JP7149079U JPS6016122Y2 JP S6016122 Y2 JPS6016122 Y2 JP S6016122Y2 JP 7149079 U JP7149079 U JP 7149079U JP 7149079 U JP7149079 U JP 7149079U JP S6016122 Y2 JPS6016122 Y2 JP S6016122Y2
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JP
Japan
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frequency
output
multiplier
oscillator
crystal oscillator
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JP7149079U
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義文 中島
利雄 橋
睦夫 竹内
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富士通株式会社
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、セシウム原子の基底状態に於ける超微細構造
間準位間の遷移周波数を基準として電圧制御水晶発振器
の周波数を制御する原子発振器に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to an atomic oscillator that controls the frequency of a voltage-controlled crystal oscillator based on the transition frequency between hyperfine structure levels in the ground state of a cesium atom.

高精度の発振器として原子発振器が知られており、例え
ばセシウム原子発振器は、セシウム原子(C5133)
の基底状態に於ける超微細構造準位間の遷移周波数91
92.631・・・・・・MHzを基準として電圧制御
発振器の周波数を制御するもので、10−12〜10−
13の桁の信号精度が得られ、時間と周波数の一次標準
器として採用されている。
An atomic oscillator is known as a high-precision oscillator. For example, a cesium atomic oscillator uses cesium atoms (C5133).
Transition frequency between hyperfine structure levels in the ground state of
92.631... Controls the frequency of the voltage controlled oscillator based on MHz, 10-12 to 10-
It has a signal accuracy of 13 digits and is used as a primary standard for time and frequency.

なお高精度の水晶発振器は、現在周波数精度は10−8
程度に向上しているが、前述の原子発振器に比べれば格
段の差があるものである。
Furthermore, high-precision crystal oscillators currently have a frequency accuracy of 10-8.
Although this has improved to a certain extent, there is a significant difference compared to the atomic oscillator mentioned above.

原子発振器を構成する為には、セシウム原子の遷移周波
数を発生する必要があり、その為従来は第1図に示すよ
うに、出力周波数が5M Hzの場合、5MHzの電圧
制御発振器11を設け、この電圧制御発振器11の出力
周波数を逓倍器12により逓倍して9180MH2とし
、又電圧制御発振器11に同期して動作する水晶発振器
を含む周波数合成器13により12.63177159
M H2の周波数を発生し、合成変調器14により合皮
して 9192.63177159MHzの周波数とすると共
に低周波数発振器15の出力で位相変調をかけ、その出
力を原子発振器16に加え、原子発振器16の共鳴特性
に対応した出力を検出増幅器17で検出して増幅し、位
相検波器18により検出信号を変調用信号で位相検波す
ることによって、合成変調器14の出力周波数の遷移周
波数に対するずれが検出されるので、それによって電圧
制御水晶発振器11を制御するものである。
In order to configure an atomic oscillator, it is necessary to generate the transition frequency of cesium atoms.For this reason, conventionally, as shown in FIG. 1, when the output frequency is 5 MHz, a 5 MHz voltage controlled oscillator 11 is provided. The output frequency of this voltage controlled oscillator 11 is multiplied by a multiplier 12 to 9180 MH2, and the frequency synthesizer 13 including a crystal oscillator that operates in synchronization with the voltage controlled oscillator 11 is multiplied to 12.63177159.
A frequency of M H2 is generated, synthesized by the synthetic modulator 14 to obtain a frequency of 9192.63177159 MHz, and phase modulated by the output of the low frequency oscillator 15, and the output is applied to the atomic oscillator 16. The detection amplifier 17 detects and amplifies the output corresponding to the resonance characteristic, and the phase detector 18 detects the phase of the detection signal using the modulation signal, thereby detecting the deviation of the output frequency of the composite modulator 14 from the transition frequency. Therefore, the voltage controlled crystal oscillator 11 is controlled thereby.

。しかし、遷移周波数は9192.63177MHzの
如く端数を有するものであるから、所望の整数出力周波
数の単なる逓倍で得ることができず、従って電圧制御水
晶発振器11の外に周波数合成器13内に水晶発振器を
設けているものである。
. However, since the transition frequency has a fraction such as 9192.63177 MHz, it cannot be obtained by simply multiplying the desired integer output frequency. It has been established that

又この水晶発振器は電圧制御水晶発振器11と同期化し
なければならないものであるが、種々の条件でこの同期
が外れる虞れが多いものである。
Furthermore, although this crystal oscillator must be synchronized with the voltage controlled crystal oscillator 11, there is a possibility that this synchronization may be lost under various conditions.

本考案は、電圧制御発振器の外に水晶発振器を設けるこ
となく、端数の周波数を発生させ、且つ同期外れの問題
を解決させることを目的とするものである。
The present invention aims to generate fractional frequencies without providing a crystal oscillator outside the voltage controlled oscillator, and to solve the problem of out-of-synchronization.

以下実施例について詳細に説明する。第2図は本考案の
実施例の要部ブロック線図であり、21は電圧制御水晶
発振器、22は逓倍器、23は合成器、24は逓倍器、
25は変調器である。
Examples will be described in detail below. FIG. 2 is a block diagram of the main parts of the embodiment of the present invention, in which 21 is a voltage controlled crystal oscillator, 22 is a multiplier, 23 is a combiner, 24 is a multiplier,
25 is a modulator.

電圧制御水晶発振器21の出力周波数が5MHzの場合
、逓倍器22により18逓倍して90MH2とし、合成
器23により、5MH2と90M Hzとを用いて12
.63177159MHzを作り、又逓倍器24により
90MHzを102逓倍して9180MH2とし、変調
器25により、9180+ 12.63177159=
9192.63177159(MHz)のセシウム原子
の遷移周波数を得るものである。
When the output frequency of the voltage controlled crystal oscillator 21 is 5 MHz, the multiplier 22 multiplies it by 18 to 90 MHz, and the synthesizer 23 uses 5 MH 2 and 90 MHz to make it 12 MHz.
.. 63177159MHz, and the multiplier 24 multiplies 90MHz by 102 to obtain 9180MH2, and the modulator 25 generates 9180+12.63177159=
The transition frequency of a cesium atom of 9192.63177159 (MHz) is obtained.

第3図は合成器23のブロック線図であり、入力の5f
’viHzは分周器31により1/2に分周され、逓倍
器32により5逓倍されて、12.5rvfHzトナリ
、又入力の90MHzは分周器33により683分の1
に分周されて0.13177159MHzとなる。
FIG. 3 is a block diagram of the synthesizer 23, and the input 5f
'viHz is divided into 1/2 by the frequency divider 31, multiplied by 5 by the multiplier 32, to 12.5rvfHz, and the input 90MHz is divided by 1/683 by the frequency divider 33.
The frequency is divided into 0.13177159MHz.

変調器34には前述の12.5M Hzと0.1317
7159MHzとが入力されるので、出力端子35から
は12.63177159MHzが出力され、第2図に
於ける変調器25の一方の入力となる。
The modulator 34 has the aforementioned 12.5 MHz and 0.1317 MHz.
Since 7159 MHz is input, 12.63177159 MHz is output from the output terminal 35, which becomes one input of the modulator 25 in FIG.

電圧制御水晶発振器21が10M Hzの出力周波数の
場合は、逓倍器22は9逓倍、分周器31は4分周する
構成とすることにより、前述の実施例と同様にセシウム
原子の遷移周波数を出力することができるものである。
When the voltage-controlled crystal oscillator 21 has an output frequency of 10 MHz, the multiplier 22 is configured to multiply the frequency by 9, and the frequency divider 31 is configured to divide the frequency by 4, so that the transition frequency of the cesium atom can be adjusted as in the previous embodiment. It is something that can be output.

以上説明したように、本考案は、5MHz、 IOMH
2等の整数周波数の電圧制御水晶発振器21の出力を第
1の逓倍器22により18逓倍、9逓倍等により逓倍し
、この第1の逓倍器22の入力周波数の分周器31によ
る分周、逓倍器32による逓倍、出力周波数の分周器3
3による分周、変調器34による変調で、セシウム原子
の遷移周波数の端数分の12.63177159M H
2を合成器23で合威し、第1の逓倍器22の出力を遷
移周波数の整数分の9180MHzに第2の逓倍器24
で逓倍し、変調器25により9192.6317715
9MHzを得るもので、電圧制御水晶発振器21の出力
の逓倍、分周、変調の処理にによって、整数周波数から
端数周波数を作成することができることにより、従来例
の如き同期外れを生じることがないので、動作の安定化
を図ることができ、且つ端数周波数を合皮する為の電圧
制御水晶発振器が不要となり、経済的な構成とすること
ができるものである。
As explained above, the present invention is applicable to 5MHz, IOMH
The output of the voltage controlled crystal oscillator 21 with an integer frequency such as 2 is multiplied by 18 times, 9 times, etc. by the first multiplier 22, and the input frequency of the first multiplier 22 is divided by the frequency divider 31. Multiplication by multiplier 32, output frequency divider 3
By frequency division by 3 and modulation by modulator 34, 12.63177159M H is a fraction of the transition frequency of cesium atoms.
2 is combined in a synthesizer 23, and the output of the first multiplier 22 is converted to 9180 MHz, which is an integer fraction of the transition frequency, to the second multiplier 24.
9192.6317715 by modulator 25.
9MHz, and by multiplying, dividing, and modulating the output of the voltage controlled crystal oscillator 21, it is possible to create a fractional frequency from an integer frequency, so there is no synchronization loss as in the conventional example. , the operation can be stabilized, and a voltage-controlled crystal oscillator for synthesizing fractional frequencies is not required, resulting in an economical configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の原子発振器の要部ブロック線図、第2図
は本考案の実施例の要部ブロック線図、第3図は合成器
のブロック線図である。 11.21は電圧制御水晶発振器、12,22.24.
32は逓倍器、13は周波数合成器、14は合成変調器
、15は低周波数発振器、16は原子共振器、17は検
出増幅器、18は位相検波器、23は合成器、25.3
4は変調器、31.34は分周器である。
FIG. 1 is a block diagram of main parts of a conventional atomic oscillator, FIG. 2 is a block diagram of main parts of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram of a synthesizer. 11.21 is a voltage controlled crystal oscillator, 12, 22.24.
32 is a multiplier, 13 is a frequency synthesizer, 14 is a synthesis modulator, 15 is a low frequency oscillator, 16 is an atomic resonator, 17 is a detection amplifier, 18 is a phase detector, 23 is a synthesizer, 25.3
4 is a modulator, and 31.34 is a frequency divider.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] セシウム原子の基底状態に於ける超微細構造準位間の遷
移周波数を基準として整数周波数の電圧制御水晶発振器
を制御する原子発振器に於いて、前記整流周波数の電圧
制御水晶発振器の出力周波数を逓倍する第1の逓倍器、
前記電圧制御水晶発振器の出力周波数を分周し逓倍する
ことにより得られる第1の信号と、前記第1の逓倍器に
出力周波数を分周することにより得られる第2の信号と
を変調することにより前記遷移周波数の端数分の周波数
を作成する合成器、前記第1の逓倍器の出力を逓倍する
第2の逓倍器、該第2の逓倍器の出力と前記合成器の出
力とを加えて前記遷移周波数を出力する変調器を備えた
ことを特徴とする原子発振器。
In an atomic oscillator that controls a voltage-controlled crystal oscillator with an integer frequency based on the transition frequency between hyperfine structure levels in the ground state of a cesium atom, the output frequency of the voltage-controlled crystal oscillator with the rectified frequency is multiplied. first multiplier,
Modulating a first signal obtained by dividing and multiplying the output frequency of the voltage controlled crystal oscillator and a second signal obtained by dividing the output frequency by the first multiplier. a synthesizer for creating a frequency of a fraction of the transition frequency, a second multiplier for multiplying the output of the first multiplier, and adding the output of the second multiplier and the output of the synthesizer. An atomic oscillator comprising a modulator that outputs the transition frequency.
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