资源描述：
《小型﹢CPT﹢原子钟的数字电路优化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、2015年6月宇航计测技术Jun.,2015第35卷第3期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementVol.35,No.3文章编号:1000-7202(2015)03-0036-04中图分类号:TM935.11文献标识码:A小型CPT原子钟的数字电路优化研究1,21,21,21,21,2张旭张振伟王栋杨仁福年丰(1.北京无线电计量测试研究所,北京100039;2.计量与校准技术重点实验室,北京100039)摘要CPT原子钟是一种体积小、功耗低、指标优的新型原子钟。本文对小型CPT原子钟数字滤
2、波算法开展优化研究,采用CIC滤波器前端滤波,低阶FIR滤波器后端滤波。新滤波模块在保证相同的噪声抑制比的情况下,节约逻辑资源,降低整钟功耗。基于以上方案实现的滤波模块,获得了55dB的滤波效果,同时节省了约42%的FPGA逻辑资源。关键词CPT原子钟数字滤波CIC滤波器FIR滤波器OptimizationofDigitalCircuitsforMiniatureCPTAtomicClock1,21,21,21,21,2ZHANGXuZHANGZhen-weiWANGDongYANGRen-fuNIANFeng(1.BeijingIn
3、stituteofRadioMetrologyandMeasurement,Beijing100039;2.ScienceandTechnologyonMetrologyandCalibrationLaboratory,Beijing100039)AbstractCoherentPopulationTrapping(CPT)atomicclockisanewtypeofatomicclockwithlow-power,smallvolumeandexcellentstability.Inthispaper,tooptimizethed
4、igitalfilteringalgorithmofminiatureCPTatomicclock,weuseCascadeIntegratorComb(CIC)filterasthefrontfilterandloworderFIRfilterastheendfilter.Inthecaseofthesamenoisesuppressionradio,newfilteringmodulehassavedlogicresourcesandreducedpowerconsumption.Basedontheabovedesign,the
5、filteringmod-ulereachesthefilteringeffectof55dBandsavesabout42%ofFPGAlogicresources.KeywordsCPTatomicclockDigitalfilterCICfilterFIRfilter1引言唯一可实现微型化的原子钟。CPT原子钟具有功耗低、体积小、启动快等优点,在信息通信、导航定位等[2,3]相干布居囚禁(CoherentPopulationTrapping,领域具有广泛的应用前景。CPT)原子钟是利用原子与相干光相互作用所产生CPT原子钟的基本
6、结构框图如图1所示。采用的一种量子干涉现象而实现的一种新型频标[1]。垂直纵腔面发射激光器(VerticalCavitySurface-E-它没有传统原子钟所需要的微波腔,从根本上消除mittingLaser,VCSEL)作为抽运光,其注入电流中耦了腔牵引等频标普遍存在的问题,是目前从工程上合微波,微波频率等于基态两超精细能级频差的一收稿日期:2015-05-14,修回日期:2015-06-11作者简介:张旭(1990),男,硕士研究生,主要研究方向:原子频标的电路设计。第3期小型CPT原子钟的数字电路优化研究·37·半,约为3.41
7、7GHz。VCSEL在注入电流驱动下输提下节约FPGA芯片的大量逻辑资源。出微波调制的激光,光束为相干的多色光,其中±1CIC滤波器是一种高效计算实现低通的滤波级边带与工作原子相互作用,用于产生CPT现象。器,它的结构简单,无需传统滤波器使用的乘法器,通过扫描VCSEL的注入电流以连续改变VCSEL输只有加法器、减法器和寄存器,适合工作在高采样率87出激光的波长,从光电流中可探测到Rb原子的吸的环境下。采用这种结构可以减少逻辑资源的使87收峰。利用滤波解调把激光的波长锁定在Rb的用,提高对逻辑资源的利用效率,CPT原子钟数字滤吸收谱线
8、上。微波源输出的微波是被调制的,扫描波模块适合采用CIC滤波器作为前端滤波。本设计微波频率,可观察到CPT信号。对CPT信号进行滤采用抽取型CIC滤波器,通过抽取降低数据采样率。波解调,可得到CPT信号的微分信号,用于反
