专利名称：原子频标温度补偿系统及原子频标的制作方法
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温度补偿系统及原子频标。
背景技术：
数字化集成芯片的广泛应用，为搭建集成度高、精度高的电路模块提供了先决条件。在原子频标伺服电路中，国内外均采用了 DDS (Direct Digital Synthesizer,直接数字式频率合成器)和高集成度的处理器完成整个系统的闭环工作。在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:在具体的一台原子频标中，由于压控晶体振荡器的输出会受到温度变化的影响，而现有的由DDS及高集成度的处理器组成的伺服电路，无法解决温度变化带来的压控晶体振荡器的输出变化的问题，造成原子频标输出精度低。
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温度补偿系统及原子频标。所述技术方案如下:一方面，本实用新型实施例提供了一种原子频标温度补偿系统，所述系统包括:用于获取原子频标工作时压控晶振的工作环境温度的温度采集模块；用于将获取到的所述工作环境温度与参考工作温度的差值转换为补偿电压的温度补偿模块； 用于采用所述补偿电压对原子频标的伺服电路产生的纠偏信号进行补偿，得到压控电压，并将所述压控电压作用于所述压控晶振的压控变换模块；其中，所述温度采集模块分别与所述温度补偿模块和所述压控晶振电连接，所述压控变换模块分别与所述温度补偿模块、所述压控晶振以及所述原子频标的伺服电路电连接。其中，所述温度采集模块包括热敏电阻Ra。其中，所述温度补偿模块包括:用于将所述温度采集模块获取到的所述工作环境温度与所述参考工作温度的差值转换为电压差的温度转换电路；用于对所述电压差进行差分放大，得到补偿电压的运算放大器A ;用于调节所述运算放大器A的增益值的负反馈电阻Rw ；用于通过控制所述负反馈电阻Rw的阻值调节所述运算放大器A的增益值的处理器；其中，所述温度转换电路与所述温度采集模块电连接，所述运算放大器A的输入端与所述温度转换电路电连接，所述运算放大器A的输出端与所述压控变换模块电连接，所述负反馈电阻Rw连接在所述运算放大器A的反相输入端和输出端之间，所述负反馈电阻Rw还与所述处理器电连接。[0017]进一步地，所述温度转换电路包括电桥，所述电桥包括热敏电阻Ra、电阻Rl及两个电阻R，所述电阻Rl的电阻值与所述参考工作温度对应，且所述电阻Rl的温度系数与所述热敏电阻Ra相同。优选地，所述负反馈电阻Rw为数字电位计。其中，所述压控变换模块包括:用于对所述补偿电压和所述纠偏信号的电压进行求和，得到所述压控电压的求和电路；用于输出所述压控电压作用于所述压控晶振的数模转换器；所述求和电路分别与所述原子频标的伺服电路和所述温度补偿模块电连接，所述数模转换器分别与所述求和电路和所述压控晶振电连接。另一方面，本实用新型实施例还提供了一种原子频标，所述原子频标包括:压控晶振、隔离放大器、微波倍混频模块、物理单元、综合模块以及伺服电路，其中所述综合模块分别与所述隔离放大器、所述微波倍混频模块以及所述伺服电路电连接，所述隔离放大器与所述压控晶振和所述微波倍混频模块电连接，所述物理单元分别与所述微波倍混频模块和所述伺服电路电连接，所述原子频标还包括:如上所述的温度补偿系统，所述温度补偿系统分别与所述压控晶振和所述伺服电路电连接。本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是:通过将压控晶振工作时的工作环境温度与参考工作温度的差值转换为电压，并将该电压补偿到纠偏信号中得到压控电压，再将压控电压作用于压控晶振，降低了工作环境温度对压控晶振的输出频率的影响，使得压控晶振输出的频率(即原子频标的输出频率)更稳定和精确。
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温度补偿系统结构示意图；图2是本实用新型实施例一提供的原子频标温度补偿系统中温度采集模块和温度补偿模块的电路示意图；图3是本实用新型实施例二提供的原子频标结构示意图。
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温度补偿系统，参见图1，该系统包括:用于获取原子频标工作时压控晶振101的工作环境温度的温度采集模块102 ；用于将获取到工作环境温度与参考工作温度的差值转换为补偿电压的温度补偿模块103 ；用于采用补偿电压对原子频标的伺服电路产生的纠偏信号进行补偿，得到压控电压，并将压控电压作用于压控晶振101的压控变换模块104 ；其中，温度采集模块102分别与温度补偿模块103和压控晶振101电连接，压控变换模块104分别与温度补偿模块103、压控晶振101以及原子频标的伺服电路(图未示出)电连接。参见图2，温度采集模块102包括热敏电阻Ra。参见图2，温度补偿模块103包括:用于将温度采集模块102获取到的工作环境温度与参考工作温度的差值转换为电压差的温度转换电路；用于对电压差进行差分放大，得到补偿电压的运算放大器A ;用于调节运算放大器A的增益值的负反馈电阻Rw ；用于通过控制负反馈电阻Rw的阻值调节运算放大器A的增益值的处理器；其中，温度转换电路与温度采集模块102电连接，运算放大器A的输入端与温度转换电路电连接，运算放大器A的输出端与压控变换模块104电连接，负反馈电阻Rw连接在运算放大器A的反相输入端和输出端之间，负反馈电阻Rw还与处理器电连接。进一步地，温度转换电路包括电桥，电桥包括热敏电阻Ra、电阻Rl及两个电阻R，电阻Rl的电阻值与参考工作温度对应，且电阻Rl的温度系数与热敏电阻Ra相同。
具体地，温度转换电路包括电桥，该电桥包括热敏电阻Ra和一个电阻值与参考工作温度对应的电阻R1，且电阻Rl的温度系数与热敏电阻Ra相同；容易知道，该电桥还包括两个电阻R。电阻Rl的阻值表示的是参考工作温度。热敏电阻Ra贴于压控晶振101的表面，用以感知压控晶振101工作时的工作环境温度。故当压控晶振101的工作环境温度无变化时，图2中电桥处于平衡。压控晶振101的工作环境温度升高(降低)，则热敏电阻Ra的阻值将变小(变大)，那么电桥两端存在电压差。其中，负反馈电阻Rw可以是数字电位计。其中，压控变换模块104包括:用于对补偿电压和纠偏信号的电压进行求和，得到压控电压的求和电路；用于输出压控电压作用于压控晶振101的D/A (Digital to Analog Converter,数模转换器);求和电路分别与原子频标的伺服电路和温度补偿模块103电连接，D/A分别与求和电路和压控晶振电连接。本实用新型实施例通过将压控晶振工作时的工作环境温度与参考工作温度的差值转换为电压，并将该电压补偿到纠偏信号中得到压控电压，再将压控电压作用于压控晶振，降低了工作环境温度对压控晶振的输出频率的影响，使得压控晶振输出的频率(即原子频标的输出频率)更稳定和精确。实施例二本实用新型实施例提供了一种原子频标，参见图3，该原子频标包括:压控晶振1、隔离放大器2、微波倍混频模块3、物理单元4、综合模块5、伺服电路6以及如实施例一描述的温度补偿系统7，其中综合模块5分别与隔离放大器2、微波倍混频模块3以及伺服电路6电连接，隔离放大器2与压控晶振I和微波倍混频模块3电连接，物理单元4分别与微波倍混频模块3和伺服电路6电连接，温度补偿系统7分别与压控晶振I和伺服电路6电连接。其中，压控晶振I用于输出原始频率信号；隔离放大器2用于将压控晶振I的输出频率信号进行隔离和放大；综合模块5用于产生综合调制信号；微波倍混频模块3用于对隔离放大器2的输出信号和综合模块5产生的综合调制信号同时进行倍频和混频，以产生微波探询信号；物理单元4用于对微波探询信号进行鉴频，产生光检信号；伺服电路6用于对光检信号进行选频放大和方波整形并与参考信号进行同步鉴相，产生纠偏电压；通过上述温度补偿系统7将得到的补偿电压对原子频标的伺服电路6产生的纠偏信号进行补偿，得到压控电压，并将压控电压作用于压控晶振I。本实用新型实施例通过将压控晶振工作时的工作环境温度与参考工作温度的差值转换为电压，并将该电压补偿到纠偏信号中得到压控电压，再将压控电压作用于压控晶振，降低了工作环境温度对压控晶振的输出频率的影响，使得压控晶振输出的频率(即原子频标的输出频率)更稳定和精确。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1.一种原子频标温度补偿系统，其特征在于，所述系统包括: 用于获取原子频标工作时压控晶振(101)的工作环境温度的温度采集模块(102)；用于将获取到的所述工作环境温度与参考工作温度的差值转换为补偿电压的温度补偿模块(103)； 用于采用所述补偿电压对原子频标的伺服电路产生的纠偏信号进行补偿，得到压控电压，并将所述压控电压作用于所述压控晶振(101)的压控变换模块(104)； 其中，所述温度采集模块(102)分别与所述温度补偿模块(103)和所述压控晶振(101)电连接，所述压控变换模块(104)分别与所述温度补偿模块(103)、所述压控晶振(101)以及所述原子频标的伺服电路电连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温度采集模块(102)包括热敏电阻Ra。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述温度补偿模块(103)包括:用于将所述温度采集模块(102)获取到的所述工作环境温度与所述参考工作温度的差值转换为电压差的温度转换电路； 用于对所述电压差进行差分放大，得到补偿电压的运算放大器A ; 用于调节所述运算放大器A的增益值的负反馈电阻Rw ；用于通过控制所述负反馈电阻Rw的阻值调节所述运算放大器A的增益值的处理器；其中，所述温度转换电路与所述温度采集模块(102)电连接，所述运算放大器A的输入端与所述温度转换电路电连接，所述运算放大器A的输出端与所述压控变换模块(104)电连接，所述负反馈电 阻Rw连接在所述运算放大器A的反相输入端和输出端之间，所述负反馈电阻Rw还与所述处理器电连接。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述温度转换电路包括电桥，所述电桥包括热敏电阻Ra、电阻Rl及两个电阻R，所述电阻Rl的电阻值与所述参考工作温度对应，且所述电阻Rl的温度系数与所述热敏电阻Ra相同。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述负反馈电阻Rw为数字电位计。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压控变换模块(104)包括: 用于对所述补偿电压和所述纠偏信号的电压进行求和，得到所述压控电压的求和电路； 用于输出所述压控电压作用于所述压控晶振(101)的数模转换器； 所述求和电路分别与所述原子频标的伺服电路和所述温度补偿模块(103)电连接，所述数模转换器分别与所述求和电路和所述压控晶振电连接。
7.一种原子频标，所述原子频标包括:压控晶振(I)、隔离放大器(2)、微波倍混频模块(3)、物理单元(4)、综合模块(5)以及伺服电路(6)，其中所述综合模块(5)分别与所述隔离放大器(2)、所述微波倍混频模块(3)以及所述伺服电(6)电连接，所述隔离放大器(2)与所述压控晶振(I)和所述微波倍混频模块(3 )电连接，所述物理单元(4 )分别与所述微波倍混频模块(3)和所述伺服电路(6)电连接，其特征在于，所述原子频标还包括:如权利要求1-6任一项所述的温度补偿系统(7)，所述温度补偿系统(7)分别与所述压控晶振(I)和所述伺服电路(6)电连接。
专利摘要本实用新型公开了一种原子频标温度补偿系统及原子频标，属于原子频标领域。所述系统包括温度采集模块、温度补偿模块和压控变换模块；其中，所述温度采集模块分别与所述温度补偿模块和所述压控晶振电连接，所述压控变换模块分别与所述温度补偿模块、所述压控晶振以及所述原子频标的伺服电路电连接。本实用新型通过将压控晶振工作时的工作环境温度与参考工作温度的差值转换为电压，并将该电压补偿到纠偏信号中得到压控电压，再将压控电压作用于压控晶振，降低了工作环境温度对压控晶振的输出频率的影响，使得压控晶振输出的频率(即原子频标的输出频率)更稳定和精确。
文档编号H03L7/26GK203119873SQ201320037640
公开日2013年8月7日 申请日期2013年1月24日 优先权日2013年1月24日
发明者雷海东 申请人:江汉大学