[发明专利]一种数字伺服装置和使用方法

权利要求书

1.一种数字伺服装置，用于铯原子钟，其特征在于，

铯束管输出的误差信号，通过低噪声放大器、模拟数字转换器传输至微控制器；

所述微控制器，用于向数字模拟转换器输出调节信号：

当所述误差信号为主控环误差信号时，所述调节信号为根据所述误差信号大小和方向产生的频率调节信号；

当所述误差信号为第一和第二C场误差信号时，所述调节信号为根据二者比较结果产生的C场调节信号，所述第一、第二C场误差信号由向所述铯束管输入频率为f₀+△f、f₀-△f的微波信号产生；根据所述第一、第二C场误差信号的大小比较结果，输出增大或减小C场电流的所述C场调节信号；

当所述误差信号为第一和第二功率误差信号时，所述调节信号为根据二者大小比较结果产生的微波功率调节信号，所述第一、第二功率误差信号由向所述铯束管输入功率为P₀+△P、P₀-△P的微波信号产生；根据所述第一、第二功率误差信号的大小比较结果，输出增大或减小微波功率的所述微波功率调节信号；

当所述误差信号为电子倍压器误差信号时，所述调节信号为根据所述电子倍压器误差信号与门限电平比较结果产生的电子倍压器调节信号，所述电子倍压器误差信号由向所述铯束管输入频率为f₀的微波信号产生；若所述电子倍压器误差信号大于所述门限电平加1mV，则输出减小电子倍压器电压的所述电子倍压器调节信号，若所述电子倍压器误差信号小于所述门限电平，则输出增大电子倍压器电压的所述电子倍压器调节信号；

所述数字模拟转换器，用于接收所述调节信号，转换为模拟信号后给铯原子钟的晶振和铯束管；

数字频率合成器，用于接收所述微控制器输出的时钟信号，输出基准频率信号，所述输出基准频率信号用于生成所述铯束管的激励信号；

其中，f₀为铯原子激励信号的中心频率、△f为预设频率间隔、P₀为最佳微波功率，△P为功率间隔。

2.如权利要求1所述的数字伺服装置，其特征在于，所述微控制器包含：主控制环路模块；

所述主控制环路模块，用于当所述误差信号为所述主控环误差信号时，输出所述频率调节信号，所述频率调节信号的大小、符号与所述误差信号大小、符号相关。

3.如权利要求1所述的数字伺服装置，其特征在于，所述微控制器包含：C场调节环路模块；

所述C场调节环路模块，用于当所述误差信号为所述第一、第二C场误差信号时，根据所述第一、第二C场误差信号的大小比较结果，输出增大或减小C场电流的所述C场调节信号。

4.如权利要求1所述的数字伺服装置，其特征在于，所述微控制器包含：功率控制环路模块；

所述功率控制环路模块，用于当所述误差信号为所述第一、第二功率误差信号时，根据所述第一、第二功率误差信号的大小比较结果，输出增大或减小微波功率的所述微波功率调节信号。

5.如权利要求1所述的数字伺服装置，其特征在于，所述微控制器包含：电子倍压器控制环路模块；

所述电子倍压器控制环路模块，用于当所述误差信号为所述电子倍压器误差信号时，若所述电子倍压器误差信号大于所述门限电平加1mV，则输出减小电子倍压器电压的所述电子倍压器调节信号，若所述电子倍压器误差信号小于所述门限电平，则输出增大电子倍压器电压的所述电子倍压器调节信号。

6.如权利要求1所述的数字伺服装置，其特征在于，所述微控制器为C8051F064。

7.如权利要求1所述的数字伺服装置，其特征在于，所述模拟数字转换器采用16bitA/D芯片，所述数字模拟转换器采用20bitD/A芯片。

8.如权利要求1所述的数字伺服装置，其特征在于，所述数字频率合成器为AD9852，所述基准频率信号的中心频率为7.368230MHz。

9.一种数字伺服装置使用方法，使用权利要求1~8任一项所述的装置，其特征在于，包含以下步骤：

接收铯束管输出的误差信号，经模数转换、环路调节后产生所述调节信号，数模转换后输出，同时输出所述基准频率信号：

当所述误差信号为所述主控环误差信号时，所述调节信号为所述频率调节信号；

当所述误差信号为所述第一和第二C场误差信号时，所述调节信号为所述C场调节信号；

当所述误差信号为所述第一和第二功率误差信号时，所述调节信号为所述微波功率调节信号；

当所述误差信号为电子倍压器误差信号时，所述调节信号为电子倍压器调节信号。