[实用新型]一种用于实现温度补偿的光谱灯

说明书

技术领域

本实用新型涉及原子频标技术领域，特别涉及一种用于实现温度补偿的光谱灯。 

背景技术

作为被动型铷原子频标的关键部件，铷光谱灯的性能对系统的短期和长期频率稳定度指标有着直接的影响。从长稳的角度看，主要是光强及光谱轮廓的稳定性对指标的贡献；从短稳的角度看，主要是光本底噪声对信噪比的贡献。为了使系统能够更好的工作，有必要把足够的时间与精力放在光源的加工与设计上。 

振荡电路按工作原理可分为反馈式振荡（放大器电路中加入足够大的正反馈）与负阻式振荡（将一个呈现负阻特性的有源器件直接与谐振电路相连接）两大类。一般来说，铷光谱灯都采用反馈式振荡电路，尤其是振荡频率和幅度都具有高稳定性的克拉泼电路，也有人采用负阻式振荡电路。 

由于1979年美国GPS卫星上的铷原子钟的失效，铷频标中光谱灯的寿命问题引起了人们的高度重视。从美国GPS所载铷钟的情况看来，星载原子钟最严重的可靠性问题是在轨无极放电铷光谱灯的明显失效。在轨钟的遥测数据和其它实验数据均表明，谱灯失效的主要原因是灯光中自由金属铷原子的损耗，这种损耗的主要原因是金属铷原子和泡壁的化学反应，以及和铷原子向泡壁的渗透。因为太空环境下，由于谱灯处在真空环境，容易导致温度升高。 

传统光谱灯射频振荡电路是一个克拉泼振荡电路。在对频标整机 进行指标测量时，光谱灯频率稳定性与环境温度有很大的相关性。进一步的试验发现，这一现象与灯激励电流受环境温度影响关系密切相关。光谱灯的发光强度由激励功率决定，因此谱灯光强与激励电流有着直接的关系。振荡的激励电流（即功率）直接受功率管参数β、I_CBO、V_BEO等的影响。理论和实验证明晶体管参数β、I_CBO、V_BEO与环境温度T关系密切。 

随着环境温度上升，激励管电流I_C增大，导致激励功率增大，光强增大；反之则光强减小。实验表明即使是优选的高频功率管，其温度系数仍然是比较大的。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种提高使用寿命、降低功耗的用于实现温度补偿的光谱灯。 

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于实现温度补偿的光谱灯，包括光谱灯、恒温保护装置、激励线圈、屏蔽罩、高频振荡电路； 

所述激励线圈与所述高频振荡电路PCB板连接形成回路，所述光谱灯1设置于激励线圈中，所述激励线圈与所述光谱灯设置在所述屏蔽罩内，所述激励线圈、所述屏蔽罩、所述光谱灯、所述高频振荡电路设置在所述恒温保护装置内。 

进一步地，所述高频振荡电路包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电感、第二电感、三极管、二极管； 

所述第一电容一端接18V电源，所述第一电容另一端接地，第二电阻依次与第一电感、三极管基极、三极管集电极连接后形成回路， 所述三极管集电极接18V电源；所述第三电阻另一端依次与所述二极管正极、所述二极管负极、所述第二电感、所述第一电阻、所述三极管发射极、所述三极管基极、第一电感、所述第三电阻一端连接后形成回路，所述第五电容并联在所述第三电阻一端、所述二极管负极两端；所述第二电容并联在所述三极管基极、所述三极管发射极两端，所述第三电容一端与所述三极管基极连接，所述第三电容另一端依次与所述激励线圈组成的电感、所述第四电容一端连接，所述第四电容另一端与所述二极管负极连接，所述二极管负极接地。 

进一步地，所述第一电感线圈、第二电感线圈、激励线圈为漆包线绕制而成。 

进一步地，所述第一电感线圈、第二电感线圈、激励线圈为单根粗导线单层密绕方式绕制，线圈骨架为高频介质材料。 

进一步地，所述激励线圈长度为L，直径为D，其中，L/D=0.8-1.2；第三电感线圈直径与铷原子光谱灯泡体直径相等。 

进一步地，所述第一电阻、第三电阻与三极管、二极管位于同一个温区。 

进一步地，所述光谱灯内为铷蒸气，光谱灯的充铷量为500μ_g。 

进一步地，所述光谱灯的泡体为平面柱状收尾泡。 

进一步地，所述第三电容、第四电容设置在过渡板上，所述过渡板通过射频同轴电缆连接在所述高频振荡电路PCB板上。 

进一步地，所述光谱灯由圆柱形的蓝宝石玻璃管、圆形平板蓝宝石片用普通碱金属玻璃“粘”在一起组成，泡尾由碱金属玻璃制成。