[发明专利]一种数字伺服装置和使用方法

说明书

本发明公开了一种数字伺服装置和使用方法，解决现有装置和方法无法自动调节铯原子钟长期稳定度指标、改善使用寿命的问题。所述装置，用于铯原子钟，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所述微控制器；所述微控制器，用于向所述数字模拟转换器输出频率调节信号、C场调节信号、微波功率调节信号、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，转换为数字信号后给铯原子钟的晶振；所述数字频率合成器，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。所述方法用于所述装置。本发明可提高铯原子钟长期使用性指标、延长使用寿命。

技术领域

本发明涉及原子频标技术领域，尤其涉及一种数字伺服装置和使用方法。

背景技术

铯原子钟在时间频率领域占有重要地位，它凭借优良的长期稳定性和高可靠性的优势，成为一级频率标准和高精度基准钟，应用于现代科学与技术的各种领域，包括守时、时间频率计量等。到目前为止我国对小型磁选态铯钟的研制尚未真正达到工程化应用水平，其中，小型磁选态铯钟指标跟寿命难以达到工程使用要求是重要原因，这主要是由于外界环境(如温度、磁场等)的变化而引起的电路和铯束管发生变化。现有铯原子钟伺服装置无法对铯束管参数，如C场电流、电子倍压器电压等进行自动调节，无法提高铯原子钟使用寿命。

发明内容

本发明提供一种数字伺服装置和使用方法，解决现有装置和方法无法自动调节铯束管供电参数，改善铯原子钟长期稳定度指标、改善使用寿命的问题。

为实现上述目的，本发明是这样实现的：

本发明实施例指出一种数字伺服装置，用于铯原子钟，铯束管输出的误差信号，通过所述低噪声放大器、模拟数字转换器传输至所述微控制器；所述微控制器，用于向所述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；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所述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；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；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；所述数字频率合成器，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。