强激光与粒子束, 2015, 27 (2): 024130, 网络出版: 2015-02-15  

用于铯芯片级原子钟的4.596GHz射频源研制

Development of 4.596 GHz RF source for chip-scale atomic clock
作者单位
1 苏州大学 电子信息学院, 江苏 苏州 215000
2 中国科学院 声学研究所, 北京 100190
摘要
芯片级原子钟主要包括射频模块、物理封装模块以及其他的外围控制模块。射频模块的设计关系到芯片级原子钟的短期稳定度, 所以射频模块在芯片级原子钟的设计时是非常重要的一部分。本文利用数字锁相环技术实现频率为4.596 GHz的射频源, 射频源由三部分组成, 包括小数分频频率综合器、压控振荡器和环路滤波器。数字锁相环具有相位噪声低, 频谱稳定度高等特点。此外, 由于小数分频频率综合器是可编程的, 可以通过配置N分频器与R分频器实现输出频率的快速扫描。与此同时, 根据相关公式, 可以计算出三阶无源环路滤波器的近似参数值, 所设计的环路滤波器具有300 kHz的环路带宽以及55°的相位裕度。最后, 整个基于数字锁相环技术实现的射频源通过仿真、硬件实现以及测试。测试结果显示, 射频源的相位噪声为-74.02 dBc/Hz@300 Hz, 符合芯片级原子钟射频源的设计要求。
Abstract
Chip-scale atomic clock (CSAC) mainly includes an RF source, a physics package and other peripheral control circuits. The RF source which is related to the short-term stability of the CSAC plays an important role in CSACs. The technology of digital phase-locked loop is used to realize the 4.596 GHz RF source in this paper. The RF source is made up of three parts, including the fractional-N frequency synthesizer chip, the voltage-controlled oscillator (VCO) and the loop filter. Advantages of digital phase-locked loop used in the microwave signal source are low phase noise and pure spectrum. Furthermore, as the fractional-N frequency synthesizer chip is programmable, the output frequency can be swept by configuring the values of R divider and N divider, making the frequency control of CSACs easy. With the related formula, parameters of the loop filter are calculated approximately, and a loop filter with 300 kHz loop bandwidth and 55° phase margin is designed. Finally, The whole RF source based on the digital phase-locked loop is simulated, fabricated and tested. The result shows that the phase noise of the RF source is -74.02 dBc/Hz at 300 Hz offset, which meets the requirement of the RF source for CSACs.

季磊, 汤亮, 张忠山. 用于铯芯片级原子钟的4.596GHz射频源研制[J]. 强激光与粒子束, 2015, 27(2): 024130. Ji Lei, Tang Liang, Zhang Zhongshan. Development of 4.596 GHz RF source for chip-scale atomic clock[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2015, 27(2): 024130.

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!