AD9852芯片在原子頻標中的應用

引言

　　被動(dòng)型銣原子頻標中，綜合器模塊完成以下功能：

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

　　(2) 為了實(shí)現微波磁共振探測，需要在微波信號上加一個(gè)鍵控小調頻(調制頻率為幾十或上百赫茲)，這項功能亦由綜合器來(lái)完成。

　　(3) 此外，對量子鑒頻信號做同步鑒相時(shí)，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(shí)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鍵控調頻方波信號的功能，通過(guò)將微處理器產(chǎn)生的方波信號引入DDS的鍵控調頻引腳，由DDS產(chǎn)生5.3125MHz鍵控調頻信號，經(jīng)濾波后，送入后續混合電路環(huán)節中。

　　物理機制

　　在一臺實(shí)際的被動(dòng)型銣原子頻標中，由于各種因素的影響，原子譜線(xiàn)不可能是絕對對稱(chēng)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(xiàn)的峰值頻率，但由于實(shí)際譜線(xiàn)不對稱(chēng)，經(jīng)過(guò)伺服環(huán)路對量子系統輸出鑒頻信號的處理后，輸出的糾偏電壓中就具有調頻頻率的基波分量，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 量子系統鑒頻輸出示意圖

　　若方波調頻的深度保持不變，則這個(gè)頻移量也不變，但是由于傳統銣頻標中采用了變容二級管調制電路，變容二級管是溫敏元件，環(huán)境溫度變化時(shí)，不可避免地將造成方波調頻深度發(fā)生變化。顯然，當方波調頻的深度增加時(shí)，附加頻移量增加;當方波調頻的深度減小時(shí)，附加頻移量減小。因此，銣頻標中的譜線(xiàn)不對稱(chēng)，將會(huì )通過(guò)調制電路給銣頻標帶來(lái)溫度系數。故在設計時(shí)，將調制電路從變容二極管調制方式改為DDS鍵控調頻調制方式。