基于弛豫时间的信号控制装置和方法

摘要

本发明公开了一种基于弛豫时间的信号控制装置和方法，属于原子频标领域。所述方法包括：获取装置的环路相应时间；确定装置的弛豫时间；根据弛豫时间，调节调制信号的频率和同步信号的频率，得到改变后的调制信号和改变后的同步信号，改变后的同步信号的频率与改变后的调制信号的频率均为弛豫时间倒数的1/10～1/2倍；根据改变后的调制信号，得到新的量子鉴频信号；根据第一用户指令调节改变后的调制信号的相位或改变后的同步信号的相位，使新的量子鉴频信号的不稳定状态位于改变后的同步信号的稳定状态内。本发明通过调节调制信号或同步信号的相位，使新的量子鉴频信号的不稳定状态位于改变后的同步信号的稳定状态内，便于对采样信号进行准确分析。

权利要求

1.一种基于弛豫时间的信号控制装置，所述装置包括量子系统、伺服环路、处理器、压控晶体振荡器VCXO和信号处理电路，所述处理器控制输出的调制信号和所述VCXO的输出信号同时经过所述信号处理电路后得到微波探询信号，所述微波探询信号经过所述量子系统后生成量子鉴频信号，所述伺服环路用于将所述量子鉴频信号进行鉴相得到同步鉴相信号，所述处理器在产生所述调制信号的同时产生同步信号，其特征在于，所述处理器还用于获取所述装置的环路响应时间；

根据所述环路响应时间，确定所述装置的弛豫时间；

根据所述弛豫时间，调节所述调制信号的频率和所述同步信号的频率，得到改变后的调制信号和改变后的同步信号，所述改变后的调制信号的频率为所述弛豫时间倒数的1/10～1/2倍，所述改变后的同步信号的频率与所述改变后的调制信号的频率相同；

根据所述改变后的调制信号，得到新的量子鉴频信号；

根据第一用户指令调节所述改变后的调制信号的相位或所述改变后的同步信号的相位，使所述新的量子鉴频信号的不稳定状态位于所述改变后的同步信号的稳定状态内；

所述装置还包括：

采集模块，用于根据所述改变后的同步信号采集所述新的量子鉴频信号；

信号显示器，用于显示所述改变后的同步信号和所述新的量子鉴频信号，得到显示结果；

接收模块，用于接收用户输入的根据所述显示结果得到的所述第一用户指令。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括环形振荡器，用于将所述伺服环路的输出信号反相后输出；

所述处理器还用于获取所述环形振荡器的周期，并获取所述量子系统、所述伺服环路、所述处理器和所述环形振荡器形成的振荡环路的周期；

所述处理器还用于根据所述环形振荡器的周期和所述振荡环路的周期，确定所述装置的环路响应时间。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述伺服环路中设有相敏放大器，用于将所述同步鉴相信号转换为电压控制信号；

所述装置还包括：数模转换器，用于将所述电压控制信号转换为模拟信号后，输出给所述VCXO。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：移相器，用于根据第二用户指令调节所述电压控制信号的相移，所述第二用户指令由用户根据所述显示结果通过所述接收模块输入。

5.一种采用如权利要求1-4任一项所述的装置的基于弛豫时间的信号控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取所述装置的环路响应时间；

根据所述环路响应时间，确定所述装置的弛豫时间；

根据所述弛豫时间，调节所述调制信号的频率和所述同步信号的频率，得到改变后的调制信号和改变后的同步信号，所述改变后的调制信号的频率为所述弛豫时间倒数的1/10～1/2倍，所述改变后的同步信号的频率与所述改变后的调制信号的频率相同；

根据所述改变后的调制信号，得到新的量子鉴频信号；

根据所述改变后的同步信号采集所述新的量子鉴频信号；

显示所述改变后的同步信号和所述新的量子鉴频信号，得到显示结果；

接收用户输入的根据所述显示结果得到的所述第一用户指令；

根据第一用户指令调节所述改变后的调制信号的相位或所述改变后的同步信号的相位，使所述新的量子鉴频信号的不稳定状态位于所述改变后的同步信号的稳定状态内。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取所述装置的环路响应时间，包括：获取环形振荡器的周期和振荡环路的周期；

根据所述环形振荡器的周期和所述振荡环路的周期，确定所述装置的环路响应时间。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：接收用户输入的第二用户指令，所述第二用户指令由用户根据所述显示结果输入；

根据所述第二用户指令，调节电压控制信号的相移，所述电压控制信号根据同步鉴相信号得到。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调制信号的频率为所述弛豫时间倒数的1/5倍或1/10倍。

说明书

基于弛豫时间的信号控制装置和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及原子频标领域，特别涉及一种基于弛豫时间的信号控制装置和方法。

背景技术

[0002] 原子钟的弛豫时间(即系统中某变量由不稳定状态趋于稳定状态所需要的时间，例如，信号从稳定的高电平转换为稳定的低电平时所需要的转换时间)反映了一台原子钟的物理系统响应外部激励信号的快慢程度，因为现有电子线路都有是用半导体构成，电传输速度相当高，故对整个系统而言，弛豫时间在很大程度上决定了系统闭环的环路响应时间的极限值，这对研发人员在后续伺服模块中，对同步信号相位的调节有很大的帮助。

[0003] 现有技术中的原子钟的弛豫时间一般是通过原子物理理论，根据经验进行理论估计得到的一个估算值。因为每个原子钟系统中的电场、磁场、射频场、以及温度场等都不尽相同，各个原子钟系统各自的弛豫时间也都大不相同，因此，采样的量子鉴频信号与同步信号存在量子鉴频信号的高低电平变化位于同步信号的高低电平发生变化的时间范围内的情况，这种采样信号不便于进行分析，进而造成分析结果不准确。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术中采样信号分析不准确的问题，本发明实施例提供了一种基于弛豫时间的信号控制装置和方法。所述技术方案如下：

[0005] 一方面，本发明实施例提供了一种基于弛豫时间的信号控制装置，所述装置包括：包括量子系统、伺服环路、处理器、压控晶体振荡器VCXO和信号处理电路，所述处理器控制输出的调制信号和所述VCXO的输出信号同时经过所述信号处理电路后得到微波探询信号，所述微波探询信号经过所述量子系统后生成量子鉴频信号，所述伺服环路用于将所述量子鉴频信号进行鉴相得到同步鉴相信号，所述处理器在产生所述调制信号的同时产生同步信号，

[0006] 所述处理器还用于获取所述装置的环路响应时间；

[0007] 根据所述环路响应时间，确定所述装置的弛豫时间；

[0008] 根据所述弛豫时间，调节所述调制信号的频率和所述同步信号的频率，得到改变后的调制信号和改变后的同步信号，所述改变后的调制信号的频率为所述弛豫时间倒数的1/10～1/2倍，所述改变后的同步信号的频率与所述改变后的调制信号的频率相同；

[0009] 根据所述改变后的调制信号，得到新的量子鉴频信号；

[0010] 根据第一用户指令调节所述改变后的调制信号的相位或所述改变后的同步信号的相位，使所述新的量子鉴频信号的不稳定状态位于所述改变后的同步信号的稳定状态内；

[0011] 所述装置还包括：

[0012] 采集模块，用于根据所述改变后的同步信号采集所述新的量子鉴频信号；

[0013] 信号显示器，用于显示所述改变后的同步信号和所述新的量子鉴频信号，得到显示结果；

[0014] 接收模块，用于接收用户输入的根据所述显示结果得到的所述第一用户指令。

[0015] 进一步地，所述装置还包括环形振荡器，用于将所述伺服环路的输出信号反相后输出；

[0016] 所述处理器还用于获取所述环形振荡器的周期，并获取所述量子系统、所述伺服环路、所述处理器和所述环形振荡器形成的振荡环路的周期；

[0017] 所述处理器还用于根据所述环形振荡器的周期和所述振荡环路的周期，确定所述装置的环路响应时间。

[0018] 可选地，所述伺服环路中设有相敏放大器，用于将所述同步鉴相信号转换为电压控制信号；

[0019] 所述装置还包括：数模转换器，用于将所述电压控制信号转换为模拟信号后，输出给所述VCXO。

[0020] 可选地，所述装置还包括：移相器，用于根据第二用户指令调节所述电压控制信号的相移，所述第二用户指令由用户根据所述显示结果通过所述接收模块输入。

[0021] 另一方面，本发明实施例提供了一种基于弛豫时间的信号控制方法，采用如第一方面所述的装置实现，所述方法包括：

[0022] 获取所述装置的环路响应时间；

[0023] 根据所述环路响应时间，确定所述装置的弛豫时间；

[0024] 根据所述弛豫时间，调节所述调制信号的频率和所述同步信号的频率，得到改变后的调制信号和改变后的同步信号，所述改变后的调制信号的频率为所述弛豫时间倒数的1/10～1/2倍，所述改变后的同步信号的频率与所述改变后的调制信号的频率相同；

[0025] 根据所述改变后的调制信号，得到新的量子鉴频信号；

[0026] 根据所述改变后的同步信号采集所述新的量子鉴频信号；

[0027] 显示所述改变后的同步信号和所述新的量子鉴频信号，得到显示结果；

[0028] 接收用户输入的根据所述显示结果得到的所述第一用户指令；

[0029] 根据第一用户指令调节所述改变后的调制信号的相位或所述改变后的同步信号的相位，使所述新的量子鉴频信号的不稳定状态位于所述改变后的同步信号的稳定状态内。

[0030] 进一步地，所述获取所述装置的弛豫时间，包括：

[0031] 获取环形振荡器的周期和振荡环路的周期；

[0032] 根据所述环形振荡器的周期和所述振荡环路的周期，确定所述装置的环路响应时间。

[0033] 可选地，所述方法还包括：

[0034] 接收用户输入的第二用户指令，所述第二用户指令由用户根据所述显示结果输入；

[0035] 根据所述第二用户指令，调节电压控制信号的相移，所述电压控制信号根据同步鉴相信号得到。

[0036] 优选地，所述调制信号的频率为所述弛豫时间倒数的1/5倍或1/10倍。

[0037] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

[0038] 通过获取原子钟的弛豫时间，将处理器输出的调制信号的频率和同步信号的频率同时调为弛豫时间倒数的若干倍后，得到新的量子鉴频信号，并根据用户指令调节改变后的调制信号或改变后的同步信号的相位，使量子鉴频信号的不稳定状态(即高低电平发生变化的区域)位于改变后的同步信号的稳定状态的区域(即高电平区域或者低电平区域)内，便于对采样信号进行分析，进而提高了分析结果的准确性。

附图说明

[0039] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0040] 图1是本发明实施例一提供的一种基于弛豫时间的信号控制装置的结构示意图；

[0041] 图2是本发明实施例二提供的一种基于弛豫时间的信号控制装置的结构示意图；

[0042] 图3是本发明实施例二提供的量子鉴频信号的输出结果示意图；

[0043] 图4是本发明实施例三提供的一种基于弛豫时间的信号控制方法的流程图；

[0044] 图5是本发明实施例四提供的一种基于弛豫时间的信号控制方法的流程图。

具体实施方式

[0045] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

[0046] 实施例一

[0047] 本发明实施例提供了一种基于弛豫时间的信号控制装置，参见图1，该装置包括：量子系统11、伺服环路12、处理器13、VCXO(Voltage Controlled X′tal(crystal)Oscillator，压控晶体振荡器)14和信号处理电路15，处理器13输出的调制信号和VCXO 14的输出信号同时经过信号处理电路15后得到微波探询信号，微波探询信号经过量子系统11后生成量子鉴频信号，伺服环路12用于将量子鉴频信号进行鉴相得到同步鉴相信号，处理器13在产生调制信号的同时产生同步信号，处理器13还可以用于获取该装置的环路响应时间；

[0048] 根据环路响应时间，确定装置的弛豫时间；

[0049] 根据弛豫时间，调节调制信号的频率和同步信号的频率，得到改变后的调制信号和改变后的同步信号；其中，改变后的调制信号的频率为弛豫时间倒数的1/10～1/2倍，改变后的同步信号的频率与改变后的调制信号的频率相同；

[0050] 根据改变后的调制信号，得到新的量子鉴频信号；

[0051] 根据第一用户指令调节改变后的调制信号的相位或改变后的同步信号的相位，使新的量子鉴频信号的不稳定状态位于改变后的同步信号的稳定状态内。

[0052] 实现时，该装置可以是原子钟(即原子频标)。

[0053] 本发明实施例通过获取原子钟的弛豫时间，将处理器输出的调制信号的频率和同步信号的频率同时调为弛豫时间倒数的若干倍后，得到新的量子鉴频信号，并根据用户指令调节改变后的调制信号或改变后的同步信号的相位，使量子鉴频信号的不稳定状态(即高低电平发生变化的区域)位于改变后的同步信号的稳定状态的区域(即高电平区域或者低电平区域)内，便于对采样信号进行分析，进而提高了分析结果的准确性。

[0054] 实施例二

[0055] 本发明实施例提供了一种基于弛豫时间的信号控制装置，参见图2，该装置包括：量子系统21、伺服环路22、处理器23、VCXO 24、信号处理电路25、环形振荡器26、移相器27、D/A(Digital to Analog，模数)转换器28、采集模块29、信号显示器30和接收模块31，处理器23输出的调制信号和VCXO 24的输出信号同时经过信号处理电路25后得到微波探询信号，微波探询信号经过量子系统21后生成量子鉴频信号，伺服环路22于将量子鉴频信号进行鉴相得到同步鉴相信号，处理器23在产生调制信号的同时产生同步信号，处理器23还可以用于获取该装置的环路响应时间；

[0056] 根据环路响应时间，确定装置的弛豫时间；

[0057] 根据弛豫时间，调节调制信号的频率和同步信号的频率，得到改变后的调制信号和改变后的同步信号；其中，改变后的调制信号的频率为弛豫时间倒数的1/10～1/2倍，改变后的同步信号的频率与改变后的调制信号的频率相同；

[0058] 根据改变后的调制信号，得到新的量子鉴频信号；

[0059] 根据第一用户指令调节改变后的调制信号的相位或改变后的同步信号的相位，使新的量子鉴频信号的不稳定状态位于改变后的同步信号的稳定状态内。

[0060] 实现时，采集模块29用于根据改变后的同步信号采集新的量子鉴频信号；

[0061] 信号显示器30用于显示改变后的同步信号和新的量子鉴频信号，得到显示结果；

[0062] 接收模块31用于接收用户输入的根据显示结果得到的第一用户指令。

[0063] 其中，同步信号的稳定状态即为高电平或低电平对应的时间区域(例如图3中的同步信号X中D点与D点之间的区域)，量子鉴频信号的不稳定状态即为高电平转换为低电平对应的时间区域或者低电平转换为高电平对应的时间区域(例如图3中的量子鉴频信号Y中的A点与B点之间的区域)。实现时，优选将量子鉴频信号的不稳定状态调节为位于同步信号的高电平或低电平的正中间。具体地，工作人员(即用户)可以根据信号显示器30的显示结果，人为设定需要调节的改变后的调制信号的相位或改变后的同步信号的相位。

[0064] 优选地，改变后的调制信号的频率设为弛豫时间倒数的1/5倍或1/10倍。

[0065] 在本实施例中，伺服环路22中设有相敏放大器221，用于将同步鉴相信号转换为电压控制信号。移相器27用于根据第二用户指令调节电压控制信号的相移，第二用户指令由用户根据显示结果输入。具体地，工作人员(即用户)可以根据信号显示器30的显示结果，人为设定电压控制信号需要调节的相移。数模转换器28用于将电压控制信号转换为模拟信号后，输出给VCXO 24。

[0066] 具体地，环形振荡器26用于将伺服环路22的输出信号反相后输出；

[0067] 处理器23还用于获取环形振荡器26的周期，并获取量子系统21、伺服环路22、处理器23和环形振荡器26形成的振荡环路32的周期，并根据环形振荡器26的周期和振荡环路32的周期，确定装置的环路响应时间。

[0068] 实现时，环形振荡器26可以由奇数个非门构成，且非门的个数至少为3个。该量子系统21至少包括腔泡系统211、光源212和高速开关(Shutter)213。

[0069] 具体地，确定环路响应时间的过程如下：

[0070] 假设某时刻，高速开关213的状态为“开”，光源212激励的光通过高速开关213后直接进行腔泡系统211中，在传统原子钟原理的作用下，完成量子系统21的量子鉴频得到量子鉴频信号，该量子鉴频信号通过伺服环路22后得到输出信号(即电压控制信号)一方面经移相器27和D/A转换器28后作用于VCXO 24，同时，处理器21还会控制生成调制信号，另一方面反馈到环形振荡器26中，由于量子系统21完成了量子鉴频，所以输出到环形振荡器26的信号为高电平“1”，该高电平“1”经过环形振荡器26的奇数个非门后变为低电平“0”，该低电平“0”经过处理器23后作用到高速开关213，使其状态变为“关”，此时量子系统21不能完成量子鉴频，伺服环路22的输出信号为低电平“0”，该低电平“0”经过环形振荡器26后变化为高电平“1”可以再次使高速开关的状态变为“开”，至此，完成了振荡环路的一个周期。在实际应用中，可以由处理器23检测连续两次高速开关的状态为“开”或者“关”的时间差值，以获得振荡环路的周期。

[0071] 假设振荡环路32的周期为T1，环形振荡器26中的每个非门的平均延迟时间t，非门的个数为N，根据环形振荡器的基本特性可知，环形振荡器26的周期为2Nt，则根据环形振荡器26的周期和振荡环路32的周期，确定的环路响应时间的公式如下：

[0072] Δt＝(T1-2Nt)/2

[0073] 其中，Δt为装置的环路响应时间。

[0074] 由以上求解过程可以得知，环路响应时间由量子系统21(也叫物理系统)的响应时间(即弛豫时间)和外围电路(例如伺服环路22、处理器23等)的响应时间共同决定。但是在实际应用中，由于电路的响应时间非常快(通常达到了10ns级以上)，所以电路的响应时间基本上可以忽略不计，即环路响应时间由弛豫时间决定，因此，在本发明中，认为弛豫时间约等于环路响应时间。

[0075] 在本实施例中，信号处理电路25可以包括数字频率合成器251、调相倍频器252和微波倍、混频器253，该数字频率合成器251与处理器23连接，调相倍频器252的输入端分别与数字频率合成器252和VCXO 24的输出端连接，微波倍、混频器253的输入端与调相倍频器252的输出端连接，处理器23发送键控调频信号，控制数字频率合成器251以该键控调频信号的周期为周期交替输出调制信号，该调制信号与VCXO 24的输出信号倍频和混频后生产微波探询信号。

[0076] 作为一种举例，数字频率合成器251可以为DDS(Direct Digital Synthesizer，直接数字式频率合成器)芯片，例如AD9852。具体地，可以将DDS的外部时钟引脚MCLK端与处理器23的外部时钟引脚XTAL端连接，以使DDS的IOUT引脚输出端频率信号的稳定度与外部时钟源一致。对于内部没有PLL倍频环节的DDS芯片，通常MCLK端输入时钟源的频率应高于IOUT端输出信号频率的4倍，例如IOUT引脚输出信号频率为5.3125MHz或5.3123MHz，那么MCLK时钟端的信号频率应该大于20MHz，以期望得到更好的相位噪声，通过外部滤波电路后，可得到比较纯净的信号谱。DDS的引脚FSELECT端为键控调频信号输入端，与处理器23连接。在DDS芯片内部有两个频率控制寄存器，通过编程的方式可以将预先设置好的频率值F0、F1保存在寄存器中，当FSELECT端有方波信号输入时，DDS的IOUT端将会随之分别从频率控制寄存器中读出F1或F0的值作为输出，并且会保障频率信号在切换时相位无变化。

[0077] 在本实施例中，当处理器23的键控调频信号选为79Hz(即5倍的弛豫时间)时，可以设置F0＝5.3125MHz，F1＝5.3123MHz。

[0078] 可选地，伺服环路22还可以包括选频放大器222和积分器223。选频放大器222用于将量子系统21的输出信号进行选频和放大后输出给相敏放大器221，积分器223用于将相敏放大器221输出的交流分量过滤后，输出电压控制信号。

[0079] 在本实施例中，假设调制信号为：S＝Asin(2πft)，其中，A为振幅是常数。

[0080] 则，光检基波输出为：

[0081] 其中，等于0或180度， 是调相倍频器252引入的相移，AB是常数。

[0082] 经过选频放大之后，信号表达式为： 其中， 是选频放大器222的相移，Ka为选频放大增益。

[0083] 因为相敏检波的数学表达是乘法器，经过相敏放大器221之后，信号为：

[0084]

[0085] 其中，Kp为相敏放大增益。

[0086] 经过积分器223的滤波作用，相敏放大器221输出信号中的交流分量将被滤掉，最后输出的电压信号为：

[0087]

[0088] 上述调相倍频器252、选频放大器222、相敏放大器221、滤波器(即积分器)223等都有可能引起 的变化，进而引起原子钟系统的增益变化，从而产生频率漂移，为了使原子钟正常工作并具有最大的增益，必须在系统中加入移相器27以抵消额外相移在实际应用中，由于相移 最终会在图3中的同步信号与鉴频信号的相位变化之中体现出来，所以工作人员(即用户)可以通过信号显示器30显示结果，设定需要调节的相移即第二用户指令，由处理器23根据第二用户指令控制移相器27将相敏放大器221输出的电压信号中的额外相移 抵消。

[0089] 需要说明的是，选取的调制信号的频率(例如1/(5*Δt))、键控调频信号的频率以及同步信号的频率，要保持着相位由处理器23数字可调。

[0090] 本发明实施例通过获取原子钟的弛豫时间，将处理器输出的调制信号的频率和同步信号的频率同时调为弛豫时间倒数的若干倍后，得到新的量子鉴频信号，并根据用户指令调节改变后的调制信号或改变后的同步信号的相位，使量子鉴频信号的不稳定状态(即高低电平发生变化的区域)位于改变后的同步信号的稳定状态的区域(即高电平区域或者低电平区域)内，便于对采样信号进行分析，进而提高了分析结果的准确性，并且可以根据用户指令改变电压控制信号的相移，消除信号处理电路和伺服环路中的电路引入的额外相移，从而有效降低量子鉴频信号和同步信号之间的鉴相误差，进而也保证了采样分析结果的准确性。

[0091] 实施例三

[0092] 本发明实施例提供了一种基于弛豫时间的信号控制方法，该方法采用如实施例一或二中的装置实现，参见图4，该方法包括：

[0093] 步骤401：获取装置的环路响应时间。

[0094] 步骤402：根据环路响应时间，确定装置的弛豫时间。

[0095] 步骤403：根据弛豫时间，调节调制信号的频率和同步信号的频率，得到改变后的调制信号和改变后的同步信号，改变后的调制信号的频率为弛豫时间倒数的1/10～1/2倍，改变后的同步信号的频率与改变后的调制信号的频率相同。

[0096] 步骤404：根据改变后的调制信号，得到新的量子鉴频信号。

[0097] 步骤405：根据第一用户指令调节改变后的调制信号的相位或改变后的同步信号的相位，使新的量子鉴频信号的不稳定状态位于改变后的同步信号的稳定状态内。

[0098] 其中，第一用户指令由用户根据显示结果输入。

[0099] 本发明实施例通过获取原子钟的弛豫时间，将处理器输出的调制信号的频率和同步信号的频率同时调为弛豫时间倒数的若干倍后，得到新的量子鉴频信号，并根据用户指令调节改变后的调制信号或改变后的同步信号的相位，使量子鉴频信号的不稳定状态(即高低电平发生变化的区域)位于改变后的同步信号的稳定状态的区域(即高电平区域或者低电平区域)内，便于对采样信号进行分析，进而提高了分析结果的准确性。

[0100] 实施例四

[0101] 本发明实施例提供了一种基于弛豫时间的信号控制方法，该方法采用如实施例一或二中的装置实现，参见图5，该方法包括：

[0102] 步骤501：获取环形振荡器的周期和振荡环路的周期。

[0103] 其中，环形振荡器由奇数个非门构成，且非门的个数至少为3个。

[0104] 步骤502：根据环形振荡器的周期和振荡环路的周期，确定装置的环路响应时间。

[0105] 在本实施例中，根据环形振荡器的周期和振荡环路的周期，确定装置的环路响应时间，采用如下公式计算：

[0106] Δt＝(T1-2Nt)/2，

[0107] 其中，Δt为装置的环路响应时间，T1为振荡环路的周期，N为环形振荡器中的非门的个数，t为每个非门的平均延迟时间。

[0108] 步骤503：根据环路响应时间，确定弛豫时间。

[0109] 环路响应时间由量子系统的响应时间(即弛豫时间)和外围电路的响应时间共同决定。但是在实际应用中，由于电路的响应时间非常快(通常达到了10ns级以上)，所以电路的响应时间基本上可以忽略不计，即环路响应时间由弛豫时间决定，因此，在本发明中，认为弛豫时间约等于环路响应时间。

[0110] 步骤504：根据弛豫时间，调节调制信号的频率和同步信号的频率，得到改变后的调制信号和改变后的同步信号，改变后的调制信号的频率为弛豫时间倒数的1/10～1/2倍，改变后的同步信号的频率与改变后的调制信号的频率相同。

[0111] 优选地，改变后的调制信号的频率可以为弛豫时间倒数的1/5倍或1/10倍。在实际应用中，当改变后的调制信号的频率可以为弛豫时间倒数的1/5倍时，对应的调制信号的频率为79Hz，当改变后的调制信号的频率可以为弛豫时间倒数的1/10倍的弛豫时间时，对应的调制信号的频率为137Hz。通常，弛豫时间的值变化范围大约是5mS～30mS。

[0112] 步骤505：根据改变后的调制信号，得到新的量子鉴频信号。

[0113] 步骤506：根据改变后的同步信号采集新的量子鉴频信号。

[0114] 其中，改变后的同步信号由处理器23不断输出，采集模块29基于改变后的同步信号的频率，不断地采样新的量子鉴频信号。

[0115] 步骤507：显示改变后的同步信号和新的量子鉴频信号，得到显示结果。

[0116] 步骤508：接收用户输入的根据显示结果得到的第一用户指令。

[0117] 步骤509：根据第一用户指令调节改变后的调制信号的相位或改变后的同步信号的相位，使新的量子鉴频信号的不稳定状态位于改变后的同步信号的稳定状态内。

[0118] 步骤510：接收用户输入的第二用户指令，第二用户指令由用户根据显示结果输入。

[0119] 步骤511：根据第二用户指令，调节电压控制信号的相移，电压控制信号根据同步鉴相信号得到。

[0120] 在前述装置中的调相倍频器252、选频放大器222、相敏放大器221、滤波器(即积分器)223等都有可能引起 的变化，进而引起原子钟系统的增益变化，从而产生频率漂移，为了使原子钟正常工作并具有最大的增益，必须在系统中加入移相器27以抵消额外相移 在实际应用中，由于相移 最终会在图3中的同步信号与鉴频信号的相位变化之中体现出来，所以工作人员(即用户)可以通过信号显示器30显示结果，设定需要调节的相移即第二用户指令，由处理器23根据第二用户指令控制移相器27将相敏放大器
221输出的电压信号中的额外相移 抵消。

[0121] 需要说明的是，选取的调制信号的频率(例如1/(5*Δt))、键控调频信号的频率以及同步信号的频率，要保持着相位由处理器23数字可调。

[0122] 本发明实施例通过获取原子钟的弛豫时间，将处理器输出的调制信号的频率和同步信号的频率同时调为弛豫时间倒数的若干倍后，得到新的量子鉴频信号，并根据用户指令调节改变后的调制信号或改变后的同步信号的相位，使量子鉴频信号的不稳定状态(即高低电平发生变化的区域)位于改变后的同步信号的稳定状态的区域(即高电平区域或者低电平区域)内，便于对采样信号进行分析，进而提高了分析结果的准确性，并且可以根据用户指令改变电压控制信号的相移，消除信号处理电路和伺服环路中的电路引入的额外相移，从而有效降低量子鉴频信号和同步信号之间的鉴相误差，进而也保证了采样分析结果的准确性。

[0123] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。