关于用于被动氢激光器的微型化数字伺服系统的研究 郭思远、 曹萌、 陈鹏飞、 帅涛、 胡旺旺、 裴旭贤

《Sensors》：Research on a Miniaturized Digital Servo System for Passive Hydrogen Masers Siyuan Guo, Meng Cao, Pengfei Chen, Tao Shuai, Wangwang Hu and Yuxian Pei

　　

摘要

高精度的时间和频率参考对于卫星导航、深空探索和空间科学任务至关重要。为了解决传统基于离散模拟电路的被动氢脉泽（PHM）伺服电子设备体积大、功耗高以及集成度有限的问题，本文提出了一种基于软件定义无线电（SDR）和现场可编程门阵列（FPGA）的微型化数字伺服架构。AD9364被用作集成射频前端，用于生成微波询问信号、接收器下变频以及模数转换（ADC），而数字解调、鉴别器构建和闭环控制则由FPGA实现。本文引入了一种双频询问和时分复用方案来分离原子响应和腔体响应，并采用基于过采样的处理方法（结合异常值剔除和平均抽取）来提高弱误差信号的观测精度和抗噪能力。实验结果表明，该系统能够稳定地实现原子跃迁谱的闭环锁定，在1秒内的频率稳定性达到1.46 × 10^?12，同时显著提升了伺服电子设备的紧凑性和集成度。