小型化铷原子频率标准相关电路的研究与设计

论文题目: 小型化铷原子频率标准相关电路的研究与设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 原子分子物理

作者: 杨杰辉

导师: 钟达

关键词: 铷原子频率标准,调制电路,倍频电路,低噪声,小型化

文献来源: 中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文主要研究被动型铷原子频标的调制电路和倍频电路。铷原子频标具有优良的频率和时间准确度及稳定度，已在导航、通信、守时授时和科学研究等领域应用广泛。同时，有些应用领域对铷原子频标提出一些新的要求，如减小铷原子频标的体积、重量、功耗等，即希望能够有性能优良的小型化铷原子频标。本文在实验室已有的小型化物理系统的基础上，对相关电路部件进行研究和设计并小型化。首先本文综述了原子频率标准的发展历史和研究现状，叙述了铷原子频标的一些基本原理和环路的控制过程，然后对铷原子频标的控制环路特性、锁频环路噪声对输出频率稳定度的影响进行了理论分析。铷原子频标中，调制电路的频率稳定度、调制深度以及调制所引入的相移对频标的频率稳定度和准确度都有较大的影响，首先从理论上分析了调制信号对原子跃迁谱线的影响得到物理系统鉴频曲线与调制信号频率和幅度的关系。在此基础上，我们设计了一种间接调频电路，对136Hz调制信号积分后调相实现了间接调频。通过此方案实现了低噪声低失真高稳定的调频波，并通过测试得到本电路系统的最佳调制深度。倍频电路是铷原子频标一个重要的部件，其噪声是系统噪声的主要来源之一，在小型化设计中问题更为突出。我们首先分析了倍频器在铷原子频标中的作用，其性能对铷原子频标的性能有很大的影响，重点分析了低噪声、高性能设计的要点和方法。我们设计的低噪声倍频电路采用晶体三极管低噪声差动倍频链方案，经实验测试，该倍频器输出信号的功率可达+18dBm，谐杂波抑制大于+38dBc，均满足设计要求。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章引言

1.1 原子频标发展的历史回顾

1.2 原子频标的种类

1.2.1 传统的原子频标

1.2.2 新型原子频标

1.3 铷原子频标的应用和发展

第二章被动型铷原子频标

2.1 基本原理

2.2 铷原子频标的工作环路

2.3 环路频率控制过程

2.4 控制环路的噪声分析

第三章铷原子频标调制电路的设计

3.1 铷原子频标中信号调制的分析

3.2 调制参数的选择

3.3 调制电路的设计与实现

3.4 调制电路的测试

第四章倍频器电路的研究与设计

4.1 倍频器的原理和种类

4.2 几种常用倍频器的简要介绍

4.2.1 晶体三极管倍频器

4.2.2 阶跃恢复二极管倍频器

4.2.3 锁相环倍频器

4.2.4 变容二极管倍频电路

4.2.5 桥式全波整流倍频电路

4.2.6 模拟乘法器倍频电路

4.3 倍频器电路设计的要点

4.3.1 低噪声的设计

4.3.2 零点漂移的抑制

4.3.3 基波和谐杂波的抑制

4.3.4 自激及寄生振荡的消除

4.3.5 功率的稳定

4.4 RF倍频链电路的设计与实现

4.4.1 倍频器电路的选择

4.4.2 倍频电路参数的选择

4.5 RF倍频电路的测试

第五章总结

参考文献

学习期间完成的论文

致谢

发布时间: 2007-11-08

参考文献

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小型化铷原子频率标准相关电路的研究与设计

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