一种用于汞离子微波频标的囚禁射频源的制作方法

本申请涉及无线测试和计量领域，尤其涉及一种射频源。

背景技术：

汞离子微波频标是一种新型频率标准源，采用了不同于氢、铷、铯等传统原子频标的全新工作原理。其具有基本不受实物粒子和外场的扰动，运动效应小和量子态相干时间长等内在特点，谱线宽度极窄，各种频移很小。其中一个主要的原因是通过在离子阱施加静电场、磁场或者射频场，将工作离子囚禁于超高真空的离子阱中心，使离子完全孤立，处于“完全静止状态”，不受到外界的干扰，因此可大大提高汞离子微波频标的性能指标。

目前进行汞离子微波频标离子阱的研究时，一般利用信号发生器产生微波信号，经功率放大器放大，后利用互感线圈进行放大，得到射频信号进行囚禁实验，这存在以下问题：囚禁射频源的频率较低，一般在500kHz～1MHz；囚禁射频源输出的电压幅度稳定度较差，一般在1％左右；不利于集成和小型化。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于汞离子微波频标的囚禁射频源，用以解决目前汞离子微波频标用囚禁射频源频率较低、稳定度较差的问题。

本申请实施例提供一种用于汞离子微波频标的囚禁射频源，包括振荡器、移相分路模块、第一功放模块、第二功放模块、升压器、第一可调电容、第二可调电容、离子阱；所述振荡器，用于产生振荡信号；所述移相分路模块，用于将所述振荡信号分为两路相位相反、频率相同的信号，分别为正相振荡、反相振荡；所述第一功放模块，用于放大所述正相振荡，产生正相振荡放大信号；所述第二功放模块，用于放大所述反相振荡，产生反相振荡放大信号；所述升压器，与所述第一功放模块和所述第二功放模块的输出相连，用于对所述正相振荡和反相振荡进行升压，产生正相振荡升压信号和反相振荡升压信号；所述正相振荡升压信号输入到所述离子阱的第一电极；反相振荡升压信号输入到所述离子阱的第二电极。

优选地，所述用于汞离子微波频标的囚禁射频源，还包含第一可调电容和第二可调电容；所述第一可调电容并联在所述离子阱第一电极；所述第二可调电容并联在所述离子阱第二电极。

优选地，所述振荡信号的频率f，满足1MHz≤f≤6MHz。

优选地，所述正相振荡放大信号的电压v+和反相振荡放大信号的电压v-，满足10V≤v+≤60V，10V≤v-≤60V。

优选地，所述正相振荡升压信号电压峰峰值u+和反相振荡升压信号电压峰峰值u-，满足1500V≤u+≤3000V，1500V≤u-≤3000V。

优选地，所述离子阱的容性值范围为20pF～100pF。

优选地，所述振荡器为数字振荡器。

优选地，所述用于汞离子微波频标的囚禁射频源还包含微控制器，用于对所述数字振荡器进行控制。进一步地，所述囚禁射频源还包含USB接口，所述微控制器通过USB接口与计算机相连接。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：经升压器输出的两路信号具有一致的对称性，并且输出频率范围很大，从1MHz到6MHz，输出电压幅度高，峰峰值可到3000V。输出频率信号的稳定性非常高，频率稳定度可达1E-5/1h，输出电压幅度稳定度为2E-4/30m。本发明还实现了集成和小型化的用于汞离子微波频标的囚禁射频源。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明囚禁射频源的实施例框图；

图2为本发明囚禁射频源的另一实施例框图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本发明囚禁射频源的实施例框图；本申请实施例提供一种用于汞离子微波频标的囚禁射频源，包括振荡器1、移相分路模块2、第一功放模块3、第二功放模块4、升压器5、第一可调电容6、第二可调电容7、离子阱8；所述振荡器，用于产生振荡信号；所述移相分路模块，用于将所述振荡信号分为两路相位相反、频率相同的信号，分别为正相振荡、反相振荡；所述第一功放模块，用于放大所述正相振荡，产生正相振荡放大信号；所述第二功放模块，用于放大所述反相振荡，产生反相振荡放大信号；所述升压器，与所述第一功放模块和所述第二功放模块的输出相连，用于对所述正相振荡和反相振荡进行升压，产生正相振荡升压信号和反相振荡升压信号；所述正相振荡升压信号输入到所述离子阱的第一电极；反相振荡升压信号输入到所述离子阱的第二电极。

优选地，所述用于汞离子微波频标的囚禁射频源，还包含第一可调电容和第二可调电容；所述第一可调电容并联在所述离子阱第一电极；所述第二可调电容并联在所述离子阱第二电极。

优选地，所述振荡信号的频率f，满足1MHz≤f≤6MHz。

优选地，所述正相振荡放大信号的电压v+和反相振荡放大信号的电压v-，满足10V≤v+≤60V，10V≤v-≤60V。需要指出的是，此处的电压v+、v-均为有效值。

优选地，所述正相振荡升压信号电压峰峰值u+和反相振荡升压信号电压峰峰值u-，满足1500V≤u+≤3000V，1500V≤u-≤3000V。升压器，线圈匝数比为20～50。

优选地，所述离子阱的容性值范围为20pF～100pF。

图2为本发明囚禁射频源的另一实施例框图。优选地，所述振荡器1为数字振荡器。优选地，所述用于汞离子微波频标的囚禁射频源还包含微控制器9，用于对所述数字振荡器进行控制。进一步地，所述囚禁射频源还包含USB接口10，所述微控制器通过USB接口与计算机11相连接。

作为本发明的具体实施例，计算机通过USB与所述微控制器相连，对囚禁射频源的输出进行控制；显示装置12(例如液晶屏)与所述微控制器连接，用于显示囚禁射频源的参数，例如电压、频率等，还用于支持通过用户输入界面对输出进行调节等；微控制器控制数字振荡器，输出设定频率和振幅的正弦振荡信号；输出的正弦振荡信号经所述移相分路模块后，被均分为两路相位相反、幅度相同的振荡信号(正相振荡信号和反相振荡信号)，两路振荡信号相位相差180度；正相振荡信号和反相振荡信号分别经所述功放模块进行功率放大，然后进入所述升压器，通过升压器进行升压后分别输出(正相振荡升压信号、反相振荡升压信号)至离子阱电极(第一电极、第二电极)，两路分别连接可调电容器(第一可调电容、第二可调电容)，对输出进行耦合匹配调节。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。