专利名称：一种用于原子频标的环路响应时间测量装置及方法
技术领域：
本发明涉及 原子频标领域，特别涉及一种用于原子频标的环路响应时间测量装置及方法。
背景技术：
目前，被动型原子频标作为高稳定、高精准的时间同步源被广泛应用在通讯等领域。参见
图1，被动型原子频标的伺服控制环路一般是由量子系统(又称物理系统)和电路系统组成。其中，量子系统提供一个峰点频率稳定、线宽较窄的原子共振吸收线作为频率基准，起量子鉴频器的作用；电路系统将VCXO(Voltage Controled X' tal Oscillator，压控晶体振荡器)的输出频率锁定在原子共振吸收线的峰点上。被动型原子频标的基本工作原理为，VCXO的输出信号经过倍频与综合，再经微波倍频混频后得到一个微波探询信号，此微波探询信号输入量子系统，量子系统对该微波探询信号进行鉴频，在光电池上得到鉴频信号，此鉴频信号经过伺服环路的处理后得到纠偏电压后对VCXO进行压控，从而将VCXO的输出频率锁定到原子共振吸收线的峰点上。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题在被动型原子频标的伺服控制环路中，量子系统、VCXO以及伺服环路中的相敏检波器等均具有非线性特性，环路分析非常复杂，而整个系统的环路响应时间更加难以分析。 其中，量子系统实际的驰豫时间在很大程度上限制了整个系统的环路响应时间，再加上各电路模块的相位问题，给伺服环路误差信号采集及相应纠偏电压的输出带来很大的不便， 如图2所示，由于量子系统的驰豫时间及电路的相位差，导致伺服环路无法根据相应的同步参考信号Y来真实采集量子鉴频信号X在A点和B点的压差。
发明内容
为了测量原子频标系统的环路响应时间，本发明实施例提供了一种用于原子频标的环路响应时间测量装置及方法。所述技术方案如下一种用于原子频标的环路响应时间测量装置，包括振荡模块，用于接收所述原子频标的伺服环路的输出信号，并将所述原子频标的伺服环路的输出信号反相后输出；执行模块，用于根据所述振荡模块的输出信号动作，以控制所述原子频标的量子系统能否完成量子鉴频；及信号检测模块，用于根据所述振荡模块的输出信号测量振荡环路的振荡周期，所述振荡环路由所述振荡模块、所述执行模块和所述原子频标构成。具体地，所述振荡模块为环形振荡器。具体地，所述环形振荡器由奇数个非门构成且所述非门至少为3个。其中，所述原子频标的伺服环路包括可编程逻辑芯片，所述环形振荡器由所述可编程逻辑芯片产生。
具体地，所述执行模块为位于所述量子系统中光谱灯与集成滤光共振泡之间的快门 Shutter。一种采用前述的装置的环路响应时间测量方法，所述方法包括获取振荡模块的振荡周期；测量振荡环路的振荡周期；根据所述振荡环路的振荡周期和所述振荡模块的振荡周期计算所述原子频标的环路响应时间。其中，所述振荡模块为环形振荡器，所述环形振荡器由奇数个非门构成且所述非门至少为3个，则根据所述振荡环路的振荡周期和所述振荡模块的振荡周期计算所述原子频标的环路响应时间，具体包括根据以下公式计算所述原子频标的环路响应时间
权利要求
1.一种用于原子频标的环路响应时间测量装置，其特征在于，所述装置包括振荡模块，用于接收所述原子频标的伺服环路的输出信号，并将所述原子频标的伺服 环路的输出信号反相后输出；执行模块，用于根据所述振荡模块的输出信号动作，以控制所述原子频标的量子系统 能否完成量子鉴频；信号检测模块，用于根据所述振荡模块的输出信号测量振荡环路的振荡周期，所述振 荡环路由所述振荡模块、所述执行模块和所述原子频标构成。
2.如权利要求1所述的环路响应时间测量装置，其特征在于，所述振荡模块为环形振 荡器。
3.如权利要求2所述的环路响应时间测量装置，其特征在于，所述环形振荡器由奇数 个非门构成且所述非门至少为3个。
4.如权利要求3所述的环路响应时间测量装置，其特征在于，所述原子频标的伺服环 路包括可编程逻辑芯片，所述环形振荡器由所述可编程逻辑芯片产生。
5.如权利要求1-4任一项所述的环路响应时间测量装置，其特征在于，所述执行模块 为位于所述量子系统中光谱灯与集成滤光共振泡之间的快门Quitter。
6.一种采用权利要求1所述的装置的环路响应时间测量方法，其特征在于，所述方法 包括获取振荡模块的振荡周期；测量振荡环路的振荡周期；根据所述振荡环路的振荡周期和所述振荡模块的振荡周期计算所述原子频标的环路 响应时间。
7.如权利要求6所述的环路响应时间测量方法，其特征在于，所述振荡模块为环形振 荡器，所述环形振荡器由奇数个非门构成且所述非门至少为3个，则根据所述振荡环路的 振荡周期和所述振荡模块的振荡周期计算所述原子频标的环路响应时间，具体包括根据以下公式计算所述原子频标的环路响应时间
全文摘要
本发明公开了一种用于原子频标的环路响应时间测量装置及方法。该装置包括振荡模块，用于接收原子频标的伺服环路的输出信号，并将原子频标的伺服环路的输出信号反相后输出；执行模块，用于根据振荡模块的输出信号动作，以控制原子频标的量子系统能否完成量子鉴频；信号检测模块，用于根据振荡模块的输出信号测量振荡环路的振荡周期，振荡环路由振荡模块、执行模块和原子频标构成。该方法包括获取振荡模块的振荡周期；测量振荡环路的振荡周期；根据振荡环路的振荡周期和振荡模块的振荡周期计算原子频标的环路响应时间。通过本发明提供的装置和方法，可以准确测量出原子频标系统的环路响应时间。
文档编号H03L7/26GK102291134SQ20111014821
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者张霞, 詹志明, 雷海东 申请人:江汉大学