专利名称：一种原子频标输出补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及原子频标领域，特别涉及一种原子频标输出补偿装置。
背景技术：
原子频标作为高稳定、高精度的时间同步源，正被广泛应用于航天、通讯、国防军事等众多领域。这些应用领域要求原子频标能够适应各种苛刻的环境，尤其是工作温度。因为，工作温度的变化将会引起原子频标内部灯温、腔温等核心部件工作温度的变化，造成原子超精细结构0-0跃迁频率的不稳定，最终影响频率输出的稳定性。实际上，这些都是原子频标的温度系数所带来的负面影响。为克服温度系数对原子频标稳定性所造成的影响，现有技术通常是将原子频标置入恒温的环境中，这样可以改善外界环境温度的变化对原子频标稳定性的影响。发明人在实现本实用新型的过程中，发现现有技术至少存在以下问题:在野外等恶劣的环境工作时，很难甚至不可能提供这样的恒温环境，导致原子频标输出不稳定，受到环境温度的影响。
实用新型内容为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种原子频标输出补偿装置。所述技术方案如下:本实用新型实施例还提供了一种原子频标输出补偿装置，所述装置包括:用于测量原子频标工作时的工作环境温度的测温模块；用于比较测得的所述工作环境温度与所述原子频标的参考工作温度，当所述工作环境温度不等于所述原子频标的参考工作温度时，采用所述工作环境温度和所述参考工作温度的差值计算频率补偿值的处理模块；用于采用所述频率补偿值对所述原子频标的输出频率进行补偿的补偿模块；所述测温模块同时与所述原子频标和所述处理模块电连接，所述补偿模块同时与所述原子频标和所述处理模块电连接，所述处理模块与所述原子频标电连接。进一步地，所述测温模块由若干个热敏电阻构成，所述热敏电阻分别贴于所述原子频标外壳内壁上。进一步地，所述的补偿模块包括直接数字式频率合成器。进一步地，所述的处理模块包括微处理器。本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是:通过测量原子频标工作时的工作环境温度，并根据工作环境温度和参考工作温度的差值计算频率补偿值，再对原子频标输出进行补偿后输出给用户；减小了外界温度变化对原子频标输出的影响，保证上电后原子频标输出的稳定度。
[0017]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实用新型实施例一提供的原子频标输出补偿装置结构示意图；图2是本实用新型实施例一提供的测温模块结构示意图；图3是本实用新型实施例一提供的原子频标输出补偿装置工作原理流程图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。实施例一本实用新型实施例提供了一种原子频标输出补偿装置，参见图1，该装置包括:用于测量原子频标I工作时的工作环境温度的测温模块2 ；用于比较测得的工作环境温度与原子频标的参考工作温度，当工作环境温度不等于原子频标的参考工作温度时，采用工作环境温度和参考工作温度的差值计算频率补偿值的处理模块3 ；用于采用频率补偿值对原子频标I的输出频率进行补偿的补偿模块4 ；测温模块2同时与原子频标I和处理模块3电连接，补偿模块4同时与原子频标I和处理模块3电连接，处理模块3与原子频标I电连接。其中，参见图2，测温模块2由若干个热敏电阻20构成，上述热敏电阻20分别贴于原子频标I外壳内壁上，用于测量原子频标I工作时的外壳内壁温度。与之对应的，测温模块2还包括将上述热敏电阻20测得的数值转化为温度值的功能模块。优选地，补偿模块4包括DDS，DDS型号可以为AD9854。优选地，处理模块3包括微处理器。下面将结合图3对本实用新型实施例提供的装置的工作原理进行详细说明:步骤100:测量原子频标工作时的工作环境温度。具体地，该步骤包括:测量原子频标的外壳内壁上的多点的温度，并计算多点的温度的平均值，作为工作环境温度。在具体实现中，可以将若干个热敏电阻分别贴于原子频标外壳内壁上，用于测量原子频标工作时的外壳内壁温度。为提高测量精度，设计时可以尽量使用数量多的热敏电阻，计算时取其平均值。以原子频标的壳体为长方体，采用6片热敏电阻测量为例(如图2所示):分别将这6片热敏电阻贴于原子频标结构体外壳的6个面的内壁上。当原子频标工作的外壳内壁温度T发生变化时，6片热敏电阻的阻值亦会发生变化，取其平均值便可得到相应的阻值R，通过热敏电阻生产厂商提供的“温度T-阻值R”特征曲线便可建立数据转换关系，由此获得温度数值，这里不再赘述如何根据阻值得到温度。步骤200:比较测得的工作环境温度与原子频标的参考工作温度；参考工作温度为原子频标上电稳定后的环境温度。[0037]其中，原子频标上电稳定一般需要经过3-5个小时，稳定后通过贴于原子频标结构体外壳上的热敏电阻测得参考工作温度的值。若工作环境温度与原子频标的参考工作温度相等，则说明外界环境未对工作环境温度造成影响，不必进行补偿。步骤300:当工作环境温度不等于原子频标的参考工作温度时，采用工作环境温度和参考工作温度的差值计算频率补偿值。具体地，根据以下公式计算频率补偿值:频率补偿值=温度系数*输出频率*差值的绝对值。在本实施例中，原子频标的温度系数是指，原子频标的工作环境温度每变化TC时，引起的原子频标输出频率的变化值与实际原子频标输出频率的比值。假如，原子频标系统的温度系数为+1E_12(已知)，即工作环境温度每升高1°C将引起原子频标系统输出信号fo频率稳定度发生+1E-12量级的变化，即f/fo=+lE-12。那么，以fo=10MHz为例，差值为1，则€=(+比-5)取=1(^泡，微处理器需要对作进行(-1E-5)Hz=-1O μ Hz 的修正。步骤400:采用频率补偿值对原子频标的输出频率进行补偿。具体地，当工作环境温度高于原子频标的参考工作温度时，将输出频率数值减去频率补偿值；当工作环境温度低于原子频标的参考工作温度时，将输出频率数值加上频率补偿值。进一步地,采用DDS (Direct Digital Synthesizer,直接数字式频率合成器)对原子频标的输出频率进行补偿 。下面将以AD9854的DDS芯片为例，说明如何采用DDS对原子频标的输出频率进行补偿。例如，在进行频率补偿时，原子频标输出的fo=10MHz输送至DDS的时基参考端，DDS内部对其进行2倍频处理，即DDS实际工作的频率为20MHz。微处理器根据DDS的控制时序,输出相应的电平信号作用于DDS使其输出频率发生改变，同时根据上述频率补偿值给DDS内部的48位频率寄存器进行“0”、“I”填充。在该48位频率寄存器中，假如微处理器对其48位全部置“ I ”，则DDS微处理器的时序控制信号下，将输出20MHz的频率，同样的道理，假如微处理器对其48位全部置“0”，则DDS微处理器的时序控制信号下，将输出OMHz的频率。那么，在步骤300中的情况下，原子频标输出的频率值为10MHz，原子频标的温度系数为+1E-12，温度检测模块发送至微处理器的原子频标工作环境温度和原子频标参考工作温度的差值为1，那么此时微处理器需要对DDS进行负反馈处理，即对DDS进行IOMHz-1O μ Hz频率控制输出。对于AD9854而言，当不用内部锁相环时，它的最小频率分辨率为ΙΟΜΗζ/248 ~(4Ε-8)Ηζ。那么，要输出IOMHz-1O μ Hz的频率信号，则相应的48位频率寄存器的值应为(10ΜΗζ-10μ Hz)*248/20MHz ^ 140737488355187 (d) =7FFFFFFFFF73 (h) =11111111111111111111111111111111111111101110011(b)，微处理器在DDS 时序控制信号下，将48位频率控制字写入DDS中，DDS则相应输出修正后的频率信号至用户端。值得说明的是，上述微处理器3还用于对原子频标I的传统控制。本实用新型实施例通过测量原子频标工作时的工作环境温度，并根据工作环境温度和参考工作温度的差值计算频率补偿值，再对原子频标输出进行补偿后输出给用户；减小了外界温度变化对原子频标输出的影响，保证上电后原子频标输出的稳定度。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.种原子频标输出补偿装置，其特征在于，所述装置包括: 用于测量原子频标(I)工作时的工作环境温度的测温模块(2)； 用于比较测得的所述工作环境温度与所述原子频标的参考工作温度，当所述工作环境温度不等于所述原子频标的参考工作温度时，采用所述工作环境温度和所述参考工作温度的差值计算频率补偿值的处理模块(3)； 用于采用所述频率补偿值对所述原子频标(I)的输出频率进行补偿的补偿模块(4)； 所述测温模块(2 )同时与所述原子频标(I)和所述处理模块(3 )电连接，所述补偿模块(4)同时与所述原子频标(I)和所述处理模块(3)电连接，所述处理模块(3)与所述原子频标(I)电连接。
2.据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测温模块(2)由若干个热敏电阻(20)构成，所述热敏电阻分别贴于所述原子频标(I)外壳内壁上。
3.据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的补偿模块(4)包括直接数字式频率合成器。
4.据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的处理模块(3)包括微处理器。
专利摘要本实用新型公开了一种原子频标输出补偿装置，属于原子频标领域。所述装置包括测温模块、处理模块和补偿模块。本实用新型通过测量原子频标工作时的工作环境温度，并根据工作环境温度和参考工作温度的差值计算频率补偿值，再对原子频标输出进行补偿后输出给用户；减小了外界温度变化对原子频标输出的影响，保证上电后原子频标输出的稳定度。
文档编号H03L7/26GK202931287SQ201220563160
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者雷海东, 刘勇, 兰慧, 詹志明 申请人:江汉大学