AD9852芯片在原子頻標(biāo)中的應(yīng)用

引言

　　被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)中，綜合器模塊完成以下功能：

　　(1) 量子系統(tǒng)作為一個(gè)鑒頻器，基態(tài)87Rb原子0-0躍遷的中心頻率為6834.××××MHz，其中尾數(shù)部分××××頻率由綜合器產(chǎn)生。

　　(2) 為了實(shí)現(xiàn)微波磁共振探測(cè)，需要在微波信號(hào)上加一個(gè)鍵控小調(diào)頻(調(diào)制頻率為幾十或上百赫茲)，這項(xiàng)功能亦由綜合器來完成。

　　(3) 此外，對(duì)量子鑒頻信號(hào)做同步鑒相時(shí)，需要提供同步鑒相參考信號(hào)且可移相，此項(xiàng)功能也由綜合器完成。

　　在綜合器的研發(fā)工作中，實(shí)際采用了一微處理器與AD9852配合使用，構(gòu)成綜合模塊。微處理器完成產(chǎn)生同步鑒相參考脈沖與79Hz鍵控調(diào)頻方波信號(hào)的功能，通過將微處理器產(chǎn)生的方波信號(hào)引入DDS的鍵控調(diào)頻引腳，由DDS產(chǎn)生5.3125MHz鍵控調(diào)頻信號(hào)，經(jīng)濾波后，送入后續(xù)混合電路環(huán)節(jié)中。

　　物理機(jī)制

　　在一臺(tái)實(shí)際的被動(dòng)型銣原子頻標(biāo)中，由于各種因素的影響，原子譜線不可能是絕對(duì)對(duì)稱的，盡管壓控晶振的頻率輸出經(jīng)射頻倍頻、綜合、微波倍頻混頻后獲得的實(shí)際頻率可以精確等于譜線的峰值頻率，但由于實(shí)際譜線不對(duì)稱，經(jīng)過伺服環(huán)路對(duì)量子系統(tǒng)輸出鑒頻信號(hào)的處理后，輸出的糾偏電壓中就具有調(diào)頻頻率的基波分量，該基波分量是一個(gè)偽誤差電壓，會(huì)使壓控晶振頻率拉偏，如圖1所示。

　　圖1 量子系統(tǒng)鑒頻輸出示意圖

　　若方波調(diào)頻的深度保持不變，則這個(gè)頻移量也不變，但是由于傳統(tǒng)銣頻標(biāo)中采用了變?nèi)荻?jí)管調(diào)制電路，變?nèi)荻?jí)管是溫敏元件，環(huán)境溫度變化時(shí)，不可避免地將造成方波調(diào)頻深度發(fā)生變化。顯然，當(dāng)方波調(diào)頻的深度增加時(shí)，附加頻移量增加;當(dāng)方波調(diào)頻的深度減小時(shí)，附加頻移量減小。因此，銣頻標(biāo)中的譜線不對(duì)稱，將會(huì)通過調(diào)制電路給銣頻標(biāo)帶來溫度系數(shù)。故在設(shè)計(jì)時(shí)，將調(diào)制電路從變?nèi)荻O管調(diào)制方式改為DDS鍵控調(diào)頻調(diào)制方式。