[发明专利]一种原子频标仿真方法和仿真器

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种原子频标仿真方法和仿真器。

背景技术

在被动型原子频标的伺服控制环路中，量子系统、相敏检波器、压控振荡器等均具有非线性特性，因此环路分析非常复杂。在实际的控制环路构成中，各部件都会对控制环路引入各自相应的噪声，这些噪声通过控制环路必将对频标的输出带来影响。

在搭建一台标准的原子频标整机工作中，我们需要对组成频标中的各个环节做大量的调试工作来完善整机的性能，就目前而言，各个环节的调试人员在调试独立的相关环节时，都需要借助整机来进一步完成调试工作，即使独立的模块完成后，需要团队一起将模块拼结，共同完善整机的指标，浪费资源和时间，给调试工作带来极大的不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种原子频标仿真方法和仿真器，以便于给模块调试人员提供参考，进而便于原子频标的设计制造。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种原子频标仿真方法，其包括以下步骤：

获取仿真参数，所述仿真参数包括原子吸收谱线的线高、线宽、微波探询信号中的调制信号的载波角频率、调频频率和调频频率的最大频偏；

根据所述仿真参数得到量子系统的鉴频斜率，所述鉴频斜率根据公式其中Kr表示量子系统的鉴频斜率，为微波探询信号中的调制信号的载波角频率，为调频频率，″_m为调频频率的最大频偏，为原子跃迁频率，为线宽，S₀为线高。

本发明还提供了一种原子频标仿真器，由压控晶体振荡器模块、微波探询信号产生模块、量子系统模块和伺服环路模块对应的仿真模型依次首尾相连而成，所述量子系统模块的仿真模型根据以下公式建立：

其中Kr表示量子系统的鉴频斜率，为微波探询信号中的调制信号的载波角频率，为调频频率，″_m为调频频率的最大频偏，为原子跃迁频率，为线宽，S₀为线高。

进一步地，所述微波探询信号产生模块的仿真模型包括倍频增益仿真单元和综合调制仿真单元，所述倍频增益仿真单元与压控晶体振荡器模块仿真模型的输出端相连，所述综合调制仿真单元的输出端与所述倍频增益仿真单元的输出端通过加法器相连。

本发明的原子频标仿真方法和仿真器可以对原子频标进行有效仿真分析和实验验证，从而为模块调试人员提供参考，简化原子频标的调试工作，便于原子频标的制造，同时可以大大减少实验设计中的重复性工作，使得工作效率明显提高。

附图说明

图1为本发明原子频标仿真方法的一个实施例的流程图。

图2为本发明原子频标仿真器的一个实施例的结构示意图。

图3为图2所示原子频标仿真器的量子系统模块的仿真模型示意图。

图4为图2所示原子频标仿真器的压控晶体振荡器模块和微波探询信号产生模块的仿真模型示意图。

图5为图2所示原子频标仿真器的微波探询信号产生模块的前置放大单元的仿真模型示意图。

图6为图2所示原子频标仿真器的微波探询信号产生模块的选频放大单元的仿真模型示意图。

图7为图2所示原子频标仿真器的微波探询信号产生模块的同步鉴相单元的仿真模型示意图。

为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。

具体实施方式

本发明提供了一种原子频标仿真方法和仿真器，以便于给模块调试人员提供参考，进而便于原子频标的设计制造。

图1为本发明原子频标仿真方法的一个实施例的流程图。本实施例的原子频标仿真方法包括：

步骤S101：获取仿真参数，所述仿真参数包括原子吸收谱线的线高、线宽、微波探询信号中的调制信号的载波角频率、调频频率和调频频率的最大频偏。

步骤S102：根据所述仿真参数得到量子系统的鉴频斜率，所述鉴频斜率根据公式其中Kr表示量子系统的鉴频斜率，为微波探询信号中的调制信号的载波角频率，为调频频率，″_m为调频频率的最大频偏，为原子跃迁频率，为线宽，S₀为线高。

本实施例的原子频标仿真方法中的所述线宽、线高可以通过测量实际的原子频标的原子吸收谱线而获得，根据原子频标量子系统鉴频特征来建立仿真，可以对原子频标进行有效仿真分析和实验验证，为模块调试人员提供参考，简化原子频标的调试工作，便于原子频标的制造，同时可以大大减少实验设计中的重复性工作，使得工作效率明显提高。