JPS631117A - 原子発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 可変周波数水晶発振器で構成される電圧可変周波数発振
器と、原子共鳴器とを用いて構成した原子発振器におい
て、原子共鳴器の出力中に含まれる特定周波数の信号の
レベルを監視して制御ループの信号レベルを自動調整す
ることにより、信頼性の高い原子発振器を得る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は原子の共鳴周波数を用いて構成した原子発振器
に関するもので、更に詳しく言えば、原子共鳴器と、可
変周波数水晶発振器とを組み合わせて構成された制御ル
ープの信号レベルを原子共鳴器の出力で調整する原子発
振器に関するものである。

例えば、低圧Ｒｂ蒸気と不活性気体との混合物等を光ボ
ンピングした後、特定のエネルギー準位間の遷移を利用
して高精度の周波数標準を得るような原子共鳴器に可変
周波数水晶発振器を組み合わせて制御ループを構成した
原子発振器がある。

このような装Ｔにあっては、ルビジウム管の経年変化或
いは環境条件の変化等により制御ループ中の信号レベル
等に変化を来し、長期に亘って安定に標準周波数信号を
供給することができない。

そのために、信号レベルの変化を自動的に補正可能な信
頼性の高い装置の提供が要望されている。

〔従来の技術〕

原子共鳴器は第４図に参照番号３で示されるように、例
えば、１００ＭＨｚの励振信号を発生する励振源２０と
、共鳴セル２３、例えば５．３　Ｇ１１ｚのキャビティ
２２等より構成され、Ｒｂ管２１で発生され、キャビテ
ィ２２を経た光を太陽電池２４等で検出して前置増幅器
１２に供給する構成となっている。キャビティ２２には
図示せぬ信号源より低周波にて位相変調された被共鳴信
号が供給され、この信号の位相又は周波数によって前置
増幅器１２の出力には第５図ａ又はｂに示すような信号
が得られる。この信号の周！波数は共鳴点（ｆＯ）で低
周波信号の二倍となり、ｆｏから離れることで低周波信
号と同一になる。

第３図はこのような原子共鳴器３を用いて構成した原子
発振器の従来例のブロック図である。同図において１は
電圧可変水晶発振器であって、この電圧可変水晶発振器
１の出力が低周波発振器８にて発生された低周波信号に
より位相変調器９で位相変調を受けた後、逓倍器１０で
逓倍されて合成器７を介して供給された信号と共に混合
器１１にて混合されて原子共鳴器３に供給される。原子
共鳴器３の出力は前置増幅器１２にて増幅された後、減
衰器５にて制御に適合するレベルに減衰。

調整されて基本波を選択的に増幅する選択増幅器１３及
び二倍波を選択的に増幅する選択増幅器１４に供給され
る。選択増幅器１４の出力は整流器１５にて整流された
後、共鳴検出器１６に供給されテ共鳴状！３（ロック状
！、ｉ）にあることを示す出力が発生される。−方、選
択増幅器１３の出力は低周波発振器８の出力を基に位相
検波器６にて位相検波され、検波出力は電圧可変水晶発
振器１の周波数制御に利用される。尚、図示していない
が選択増幅器１４の出力を監視してロックが外れた時に
回路が異常な動作をしないように、位相検波器６の出力
を電圧可変水晶発１辰器１と切り離すためのスイッチ手
段等が設けられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この従来方式では、原子共鳴器３におけるＲｂ管の経時
変化或いは環境条件の変化等にて減衰器５の出力レベル
が所望するものと異なる状態になった場合、これを検出
、調整する手段が無いので長期に亘って充分な信頼性を
保持することが困難であった。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたちので、低周
波の二倍周波の信号の減衰レベルを設定値と比較して制
御ループにおける信号レベルを制御し、長期に亘って高
い信頼性を得ることの可能な原子発振器を提供すること
を目的としている。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 第１図は本発明の原理図を示す。

図において１は電圧可変水晶発振器で、その出力は低周
波発振器８の出力を受ける被共鳴信号発生器２を介して
原子共鳴器３に供給される。原子共鳴器３の出力信号は
減衰量調整回路２２を介して基本波信号回路２０及び二
倍波信号回路２１へ供給される。減衰量調整回路２２の
減衰量は二倍波信号回路２１の出力によって調整される
。又、６は低周波発振器８及び基本波信号回路２０の出
力信号を受ける位相検波器であって、誤差信号を電圧可
変水晶発振器１に送りその発振周波数調整を行なう。

〔作　用〕

被共鳴信号発生器２は低周波発振器８の出力を受けて電
圧可変水晶発振器１の出力を低周波による変調及び逓倍
して原子共鳴器３に供給し、前記原子共鳴器３の出力と
して前記低周波の基本波及び二倍波を得て前記電圧可変
水晶発１辰器１を制御する。この際、前記二倍波の信号
出力レベルにより前記減衰量調整回路２２の減衰量を制
御する。

〔実施例〕

第２図は本発明の実施例のブロック図であって、基本的
な回路構成は第３図に示すものと同様であるが、整流器
１５の出力と基準信号回路１９の出力とを比較する比較
器１８及び比較器１８の出力を受けて可変減衰器５゛に
減衰量を調整するための信号を供給する制御器１７が更
に備えられている。即ち、電圧可変水晶発振器１の出力
が低周波発振器８にて発生された低周波信号により位相
変調器９で位相変調を受けた後、逓倍器１０で逓倍され
て合成器７を介して供給された信号と共に混合器１１に
て混合されて原子共鳴器３に供給される。原子共鳴器３
の出力は前置増幅器１２にて増幅された後、可変減衰器
５゛にて制御に適合するレベルに減衰、調整される。こ
の可変減衰器５′の減衰量は前述のように可変に構成さ
れ、制御器１７の出力を受けて選択増幅器１３及び選択
増幅器１４に供給する信号のレベルを制御する。尚、可
変減衰器５”の減衰量の増加にて比較器１８が比較出力
を発生し、元の減衰量に可変減衰器５゜が復帰しないよ
うに、適当なヒステリシス特性を制御器１７或いは比較
器１８に持たせることもできる。又、減衰器５°の減衰
量は段階的に調整。

制御しても良（又、連続的に制御しても良い。

〔発明の、効果〕

以上述べてきたように本発明によれば、低周波の二倍周
波の信号レベルを設定値と比較して制御ループにおける
信号の減衰量を制御しているので、長期に亘って高い信
頼性を得ることの可能な原子発振器が得られ実用的に極
めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の実施例のブロック図、第３図は従来例
のブロック図、 第４図は原子共鳴器の説明図、 第５図は原子共鳴器の出力特性のグラフである。 第１図、第２図において、 １は電圧可変水晶発振器、 ２は被共鳴信号発生器、 ３は原子共鳴器、 ５゛は可変減衰器、 ６は位相検波器、 １２は前置増幅器、 １３．１４は選択増幅器、 １５は整流器、 １７は制御器、 １８は比較器、 １９は基準信号回路、 ２０は基本波信号回路、 ２１は二倍波信号回路、 ２２は減衰量調整回路である。 本発明の原理ブロック図 第１図 】９ 本発明の実施例のブロック図 原子共情器の説明図 第４図 ｆ。 原子共情器の出力特性のグラフ 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電圧可変周波数発振器（１）の出力を低周波発振
   器（８）の出力にて変調して原子共鳴器（３）に供給し
   、前記原子共鳴器（３）の出力として基本波信号回路（
   ２０）から出力される前記低周波の基本波の信号位相と
   前記低周波発振器（８）の信号位相との位相差を位相検
   波器（６）で検出し、その出力信号で前記電圧可変周波
   数発振器（１）を制御するように構成した原子発振器に
   おいて、前記原子共鳴器（３）の出力として前記低周波
   の基本波の二倍波の信号出力を得る二倍波信号回路（２
   １）と、 該二倍波信号出力に応じて前記原子共鳴器（３）の出力
   信号減衰量を調整する減衰量調整回路（２２）とを設け
   たことを特徴とする原子発振器。
2. （２）低周波信号の基本波を選択的に増幅する選択増幅
   器（１３）及び前記低周波信号の二倍波を選択的に増幅
   する選択増幅器（１４）と、原子共鳴器（３）の出力を
   増幅する前置増幅器（１２）との間に可変減衰器（５’
   ）が備えられ、前記減衰器の減衰量が前記二倍波の信号
   出力により自動的に調整されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の原子発振器。