[发明专利]一种CPT原子钟伺服控制SoC

说明书

本发明涉及一种CPT原子钟伺服控制SoC，包括微处理器、光电信号解调功能模块、温度控制环路功能模块、激光和微波环路控制功能模块、C场控制功能模块和总线桥；所述总线桥与系统总线和外围总线相连，用于连接不同速度的总线；光电信号解调功能模块提取出微波和激光的功率变化信息；温度控制环路功能模块控制吸收泡和激光管的温度；激光和微波环路控制功能模块实现激光频率锁定和微波环路的锁定；C场控制功能模块为吸收泡提供稳定的C场；微处理器与系统总线相连，用于控制光电信号解调模块、温度控制环路模块、激光和微波环路控制模块和C场控制模块。本发明具有通用性强、集成度高、外设接口丰富的特点，具有高度灵活可编程性和微弱信号处理能力。

技术领域

本发明涉及CPT原子钟，具体涉及一种CPT原子钟伺服控制SoC。

背景技术

CPT原子钟是利用原子的相干布局囚禁原理实现的一种新型原子钟，该种原子钟实现不需要微波谐振腔，因此可以将体积做到很小，被认为可以集成到一个芯片上，因此也称为芯片级原子钟。CPT原子钟在导航定位、计时、同步通信等领域有着广泛的应用前景。

专利《一种CPT原子钟伺服电路》申请号：201120043582.3，该专利公布了一种CPT原子钟伺服电路，包括微控制器，微控制器的信号输入端与原子钟物理单元的光电探测器相连，微控制器的信号输出端依次通过频率信号输出电路、频率变换级电路与原子钟物理单元的激光器相连，微机控制器的信号输出端通过恒定的电流源电路与原子钟物理单元的激光器相连，微控制器的信号输入输出端分别与温控电路、磁场检测电路相连。所述的频率信号输出电路采用压控温度补偿晶振，所述频率变换级电路采用直接数字式频率合成器和锁相环，所述恒定电流源电路采用恒流源控制器。

专利201120043582.3公开的技术方案，以微控制器为核心，负责监控温度和磁场、数字器件的控制、相敏检波、产生方波调制信号、调控恒流源电流，实现了对激光频率和微波频率的自动扫描和锁定控制。但该技术方案在小型化、低功耗、可靠性设计方面已经不能满足现代武器装备发展的需求和趋势了。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种CPT原子钟伺服控制SoC。

本发明的目的通过如下技术方案来实现的：一种CPT原子钟伺服控制SoC，包括微处理器1、光电信号解调功能模块5、温度控制环路功能模块6、激光和微波环路控制功能模块7、C场控制功能模块8和总线桥12；所述总线桥与系统总线和外围总线相连，用于连接不同速度的总线；所述光电信号解调功能模块与外围总线相连，用于对原子钟的物理系统光电信号进行解调，并从中提取出微波和激光的功率变化信息；所述温度控制环路功能模块与外围总线相连，用于分别控制原子钟的物理系统中吸收泡和激光管的温度；所述激光和微波环路控制功能模块与外围总线相连，用于对微波和VCSEL的驱动直流电流作低频调制，然后把一定功率和频率的被调制的微波信号和被调制的直流电流通过Bias-T合成后输入原子钟的物理系统的VCSEL中，以实现激光频率锁定；在激光频率锁定后，对微波进行调制相敏解调获得负电压反馈信号施加于压控晶振的压控电极，实现微波环路的锁定；所述C场控制功能模块与外围总线相连，通过CPU配置DAC，输出一个稳定可调的电压，再通过V-I转换电路转换为电流信号驱动螺线管，为吸收泡提供稳定的C场；所述微处理器与系统总线相连，用于控制上述光电信号解调功能模块、温度控制环路功能模块、激光和微波环路控制功能模块和C场控制功能模块。