[发明专利]一种射频激励信号功率调制电路、方法及装置

说明书

本发明公开了一种射频激励信号功率调制电路、方法及装置，包括一级调制单元通过低噪放电路与控制单元连接构成一级回路，二级调制单元通过功率放大电路与控制单元连接构成二级回路，三级调制单元与控制单元连接构成三级回路；射频信号发生单元生成初始射频激励信号，控制单元根据预设输出功率控制信号对初始射频激励信号依次通过一级回路、二级回路和三级回路进行功率调制；且经每级回路输出的功率均与预设输出功率控制信号进行比较，并根据比较结果进入下一级回路的功率调制。采用基于多级回路的功率调制，产生多个不同频点的射频激励信号用于使原子受激处于动态平衡状态，实现无极放电原子灯的高稳定度的激光输出频率。

技术领域

本发明涉及微波测试技术领域，特别是涉及一种射频激励信号功率调制电路、方法及装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着新一代信息技术与装备应用的快速发展，在诸多高精密测量设备中都采用了基于原子物理机理的精密器件，如原子钟、原子磁力仪、原子陀螺仪等。在这些精密器件中通常采用无极放电体制的原子灯用于产生特定波长的光做光源或者激发原子跃迁用于测量磁场，而输出光谱的质量或处于亚稳态的原子数量稳定性直接影响着高精密测量设备的性能。例如具有结构简单及优异的信噪比、灵敏度和长期稳定等特性的激光稳频技术就是锁定在原子跃迁谱线上，原子(如亚稳态氦原子)数量的稳定性直接决定激光器输出波长(频率)的质量，而保持原子处于动态平衡的关键制约因素即为无极放电体制中射频激励信号的稳定性，即功率稳定性和频率稳定性。

在实验室环境中，通常采用通用射频信号发生设备和外部功率放大器等附件的传统方式实现对原子受激处于动态平衡的控制与保持，以对无极放电体制的原子灯及其应用技术进行原理验证；但是，发明人发现，上述传统方法存在以下问题：

(1)传统方法所用的通用射频信号发生设备、外部功率放大器等通常为通用测试设备，体积相对较大，不能满足所支撑基于无极放电体制的原子灯及其应用技术的实际应用及设备集成开发，不具备面向且适应高精密测量实际需求的应用功能与性能；

(2)传统方法中通用射频信号发生设备的输出功率控制采用的是基于模拟电路技术体制的自动电平控制ALC方式，同时该设备输出信号需经过外部功率放大器、测试附件等建立信号通道后才能用于激发原子产生跃迁，没有构建适用于无极放电体制的原子灯及其应用设备，如激光稳频系统的整体性的输出功率控制机制，因此其稳定度性能也无法满足基于无极放电体制的原子灯及其应用设备的集成应用的相关技术要求；

(3)传统方法中通用射频信号发生设备不具备与无极放电体制的原子灯及其应用设备的PID控制反馈信号通过外部控制接口实现协同工作的功能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种射频激励信号功率调制电路、方法及装置，本发明采用基于多级回路的功率调制，由控制单元根据预设输出功率控制信号对射频激励信号依次通过三个回路进行功率调制，产生多个不同频点的射频激励信号用于使原子受激处于动态平衡状态，并能适应差异化频率的应用需求，解决原子受激处于动态平衡状态的稳定性问题，实现无极放电原子灯的高稳定度的激光输出频率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种射频激励信号功率调制电路，包括：射频信号发生单元、控制单元和多级调制单元；其中，一级调制单元通过低噪放电路与控制单元连接构成一级回路，二级调制单元通过功率放大电路与控制单元连接构成二级回路，三级调制单元与控制单元连接构成三级回路；

所述射频信号发生单元生成初始射频激励信号，所述控制单元根据预设输出功率控制信号对初始射频激励信号依次通过一级回路、二级回路和三级回路进行功率调制；且经每级回路输出的功率均与预设输出功率控制信号进行比较，并根据比较结果进入下一级回路的功率调制。

第二方面，本发明提供一种射频激励信号功率调制方法，包括：