用于具有高精度和低阿伦偏差的原子时钟的方法和系统与流程

背景技术：

1、分子时钟用于生成高度精确的时钟信号，例如用于全球定位系统、全球导航卫星系统和具有高容量、高密度和低时延的无线电接入网络等。在分子时钟利用射频(rf)信号的情况下，分子时钟的物理单元中的反射或分子时钟的发送器的频率调制到振幅调制(fm到am)转换会在物理单元检测器输出的信号中引入频率相关变化，称为偏置(也称为倾斜)。偏置对工艺、电压和温度变化的灵敏度会相应地导致分子时钟的调谐频率偏离物理单元的吸收频率。为了解决此问题，一些分子时钟通过与频率调制信号的高阶奇次谐波进行相关来降低对偏置的灵敏度，但代价是相较于与基本谐波相关，信噪比较小。另外，对偏置的某种灵敏度保持，这会影响分子时钟的频率精度和阿伦偏差(allan deviation)。

技术实现思路

1、一种系统包含数字处理电路、频率调制器、振幅调制器以及加法器。数字处理电路接收输入信号和相关信号并生成频率调谐参数和振幅调制参数。频率调制器生成频率调制信号和相关信号。振幅调制器接收振幅调制参数并生成振幅调制信号。加法器接收频率调谐参数和频率调制信号并生成控制信号。

2、在一些实施方案中，系统进一步包含dc反馈电路，所述dc反馈电路接收输入信号并生成dc补偿信号。在一些实施方案中，加法器是第一加法器，并且系统进一步包含温度传感器、温度补偿电路以及第二加法器。温度传感器测量系统温度并将系统温度提供到温度补偿电路，温度补偿电路生成温度补偿信号。第二加法器接收温度补偿信号和频率调谐参数并生成经修改频率调谐参数，所述经修改频率调谐参数被提供到第一加法器。

3、系统包含分子时钟，在一些实施方案中，分子时钟包含频率信号发生器、发送器、物理单元、接收器，以及模数转换器(adc)。频率信号发生器从加法器接收控制信号并生成频率调制后的发送频率信号。发送器接收频率调制后的发送频率信号和振幅调制信号，并生成振幅调制且频率调制后的发送频率信号。物理单元接收振幅调制且频率调制后的发送频率信号并生成吸收信号。接收器接收吸收信号并生成接收信号，并且adc将接收信号转换为输入信号。

4、在一些实施方案中，加法器是第一加法器，并且系统进一步包含dc反馈电路，所述dc反馈电路接收输入信号并生成dc补偿信号。分子时钟进一步包括第二加法器，所述第二加法器从接收信号减去dc补偿信号以获得差信号。adc将差信号转换为输入信号。在一些实施方案中，抗混叠滤波器对差信号进行滤波，然后adc将差信号转换为输入信号。

5、在一些实施方案中，数字处理电路包含两个相关器和两个滤波器。第一相关器接收输入信号并生成第一相关输出。第一滤波器对第一相关输出进行滤波以获得频率调谐参数。第二相关器接收第一相关输出和相关信号并生成第二相关输出。第二滤波器对第二相关输出进行滤波以获得振幅调制参数。

技术特征：

1.一种系统，其包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括dc反馈电路，所述dc反馈电路被配置成接收所述输入信号并生成dc补偿信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述加法器是第一加法器，所述系统进一步包括：

4.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括分子时钟，其中所述分子时钟包括：

5.根据权利要求4所述的系统，其中：

6.根据权利要求5所述的系统，其进一步包括抗混叠滤波器，所述抗混叠滤波器被配置成对所述差信号进行滤波以获得滤波后的差信号，其中所述adc被配置成将所述滤波后的差信号转换为所述输入信号。

7.根据权利要求4所述的系统，其中所述频率信号发生器包括：

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述分子时钟进一步包括分数n分频器，所述分数n分频器被配置成：

9.根据权利要求7所述的系统，其中：

10.根据权利要求7所述的系统，其中：

11.根据权利要求7所述的系统，其中：

12.根据权利要求4所述的系统，其中：

13.一种装置，其包括：

14.根据权利要求13所述的装置，其中：

15.根据权利要求14所述的装置，其中：

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述加法器是第一加法器，所述装置进一步包括：

17.根据权利要求15所述的装置，其进一步包括快速傅里叶变换(fft)处理器，所述fft处理器耦合到所述装置输入，并且具有耦合到所述第一、第二和第三相关器的第一fft输出以及耦合到所述第四相关器的第二fft输出。

18.根据权利要求13所述的装置，其进一步包括门控装置，其中所述门控装置耦合在所述装置输入与所述第一和第二相关器之间。

19.一种设备，其包括：

20.根据权利要求19所述的设备，其进一步包括：

21.根据权利要求19所述的设备，其进一步包括门控装置，所述门控装置被配置成接收初步信号并生成所述输入信号。

22.根据权利要求19所述的设备，其中所述加法器是第一加法器，所述设备进一步包括：

23.根据权利要求22所述的设备，其中所述输入信号是第一输入信号，所述设备进一步包括：

24.根据权利要求19所述的设备，其进一步包括快速傅里叶变换(fft)处理器，所述fft处理器被配置成接收初步信号并生成所述输入信号。

25.根据权利要求24所述的设备，其中：

技术总结一种系统包括数字处理电路(325)、频率调制器(360)、振幅调制器(370)，以及加法器(390)。所述数字处理电路(325)接收输入信号和相关信号并生成频率调谐参数和振幅调制参数。所述频率调制器(360)生成频率调制信号和所述相关信号。所述振幅调制器(370)接收所述振幅调制参数并生成振幅调制信号。所述加法器(390)接收所述频率调谐参数和所述频率调制信号并生成控制信号。在一些实施方案中，所述系统进一步包括DC反馈电路(330)，所述DC反馈电路接收所述输入信号并生成DC补偿信号。在一些实施方案中，所述系统进一步包括温度传感器(345)、温度补偿电路(350)以及第二加法器(355)。技术研发人员：M·佩罗特,B·巴赫尔受保护的技术使用者：德州仪器公司技术研发日：技术公布日：2024/1/16