AD9852芯片在原子頻標中的應用

引言

　　被動型銣原子頻標中，綜合器模塊完成以下功能：

　　(1) 量子系統(tǒng)作為一個鑒頻器，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) 為了實現(xiàn)微波磁共振探測，需要在微波信號上加一個鍵控小調(diào)頻(調(diào)制頻率為幾十或上百赫茲)，這項功能亦由綜合器來完成。

　　(3) 此外，對量子鑒頻信號做同步鑒相時，需要提供同步鑒相參考信號且可移相，此項功能也由綜合器完成。

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

　　物理機制

　　在一臺實際的被動型銣原子頻標中，由于各種因素的影響，原子譜線不可能是絕對對稱的，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際頻率可以精確等于譜線的峰值頻率，但由于實際譜線不對稱，經(jīng)過伺服環(huán)路對量子系統(tǒng)輸出鑒頻信號的處理后，輸出的糾偏電壓中就具有調(diào)頻頻率的基波分量，該基波分量是一個偽誤差電壓，會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，則這個頻移量也不變，但是由于傳統(tǒng)銣頻標中采用了變?nèi)荻壒苷{(diào)制電路，變?nèi)荻壒苁菧孛粼?，環(huán)境溫度變化時，不可避免地將造成方波調(diào)頻深度發(fā)生變化。顯然，當方波調(diào)頻的深度增加時，附加頻移量增加;當方波調(diào)頻的深度減小時，附加頻移量減小。因此，銣頻標中的譜線不對稱，將會通過調(diào)制電路給銣頻標帶來溫度系數(shù)。故在設計時，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。