本技術屬于原子鐘,具體涉及一種緊湊的主動型氫原子鐘整機結構。
背景技術:
1、國家互聯網衛星系統的中長期建設目標和任務要求:形成全球覆蓋、技術先進、自主可控的通信、導航、遙感一體化服務能力。
2、實用型的原子鐘產品只有氫鐘、銣鐘和銫鐘。銣原子鐘小型化走在最前面,也是最早應用于星載平臺,產業化相對成熟。但是,其具有漂移率相對比較差、穩定度指標不高的缺點。銫原子鐘國內攻關出來的時間比較短,成熟度、可靠性和環境適應性都還有所欠缺,且重量較重(約30kg),因此主要部署在地面應用。
3、氫原子鐘的長穩定性、中短期穩定性、漂移率等指標表現優秀,是星載原子鐘重要的發展方向,作為主時鐘被大批量部署在北斗三號衛星系統中。在國內地面應用的氫原子鐘機箱內的結構件眾多,包括物理系統、接收機模塊、溫控模塊、開關電源模塊、恒流源模塊以及二次電源模塊等,這些結構在機箱內的布局會影響結構的緊湊型,同時,一些機械變化和來自外界的熱量都會導致物理系統的諧振腔諧振頻率發生變化,因此,需要將氫原子鐘整體結構和熱管理進一步優化。
技術實現思路
1、有鑒于此,本實用新型提出了一種緊湊的主動型氫原子鐘的整機結構,對氫原子鐘整體結構和熱管理進行了優化。
2、本實用新型采用以下技術方案:
3、一種緊湊的主動型氫原子鐘整機結構,包括機箱本體以及設置于機箱本體內的物理系統、接收機模塊、溫控模塊、開關電源模塊、恒流源模塊以及二次電源模塊,特別地,物理系統設置于接收機模塊、溫控模塊、開關電源模塊、恒流源模塊以及二次電源模塊的前方;
4、接收機模塊、溫控模塊通過緊固螺釘橫鋪于機箱本體內部底板左側,且溫控模塊置于機箱本體的左后部,接收機模塊位于溫控模塊前方;
5、開關電源模塊與恒流源模塊立式布置于機箱本體內部底板右后部,且恒流源模塊位于開關電源模塊的前方;
6、二次電源模塊設置于接收機模塊的右側,且二次電源模塊位于恒流源模塊的前方。
7、進一步地,所述二次電源模塊通過鈑金支架固定于所述機箱本體的內部底板上。
8、進一步地,所述物理系統上設置有支撐塊,所述物理系統通過所述支撐塊安裝在所述支架上。
9、進一步地,所述物理系統安裝在所述機箱本體的內部底板的支架上,且所述支架上設置有減震彈簧。
10、進一步地,所述接收機模塊、所述溫控模塊的外殼表面設有散熱肋。
11、進一步地,所述機箱本體的機箱外殼側板上設置有散熱用的通風孔。
12、進一步地,所述溫控模塊包括溫度采集單元、數字自適應pid控制器、熱電制冷器模塊;
13、所述溫度采集單元能夠通過數字電路采集所述機箱本體內的溫度,并實時反饋至所述數字自適應pid控制器,所述數字自適應pid控制器根據反饋信號調節所述熱電制冷器模塊的工作狀態,實現所述機箱本體內的溫度控制。
14、進一步地,所述機箱本體的機箱外殼前板設置有指示燈,用于表征所述物理系統輸出正常與否;
15、所述機箱本體的機箱外殼前板設置有提手。
16、進一步地,所述機箱本體為標準4u機箱。
17、有益效果:
18、1、物理系統設置于接收機模塊、溫控模塊、開關電源模塊、恒流源模塊以及二次電源模塊的前方,這減少了電路廢熱對物理系統諧振頻率的影響,同時,可合理分布重量,又能實現結構布局上的緊湊型布局,方便機箱整體布局、信號輸出以及電學設備走線,實現結構布局上的緊湊型布局;
19、接收機模塊、溫控模塊通過緊固螺釘橫鋪于機箱本體內部底板左側,這增加了外界對流接觸面積,提高模塊散熱效率,保證模塊正常穩定工作;
20、開關電源模塊與恒流源模塊立式布置于機箱本體內部底板右后部,降低了電源電場對主動型氫原子鐘物理系統內磁場的干擾;恒流源模塊位于開關電源模塊的前方,這減小了由于恒流源產生的恒定電場對主動型氫原子鐘物理系統中微波諧振腔的干擾;
21、二次電源模塊設置于接收機模塊右側,且二次電源模塊位于恒流源模塊的前方,方便整體結構內部走線,減小由于電源產生的電路輻射噪聲對主動型氫原子鐘物理系統的干擾,降低電源對氫原子鐘諧振腔輸出特性的影響。
22、2、物理系統安裝在機箱本體的內部底板的支架上,且支架上設置有減震彈簧,提高了防震性能。
23、3、接收機模塊、溫控模塊的外殼表面設有散熱肋,增加了導熱接觸面積,提高模塊散熱效率,保證機箱本體內各模塊正常穩定工作。
24、4、機箱本體的機箱外殼側板上設置有散熱用的通風孔,提供了設備運行的良好通風散熱環境,防止電路元器件長期待機散熱不良對整個系統時間頻率穩定度造成影響。
25、5、溫控模塊包括溫度采集單元、數字自適應pid控制器、熱電制冷器模塊,其中,溫度采集單元能夠通過數字電路采集機箱本體內的溫度,并實時反饋至數字自適應pid控制器,數字自適應pid控制器根據反饋信號調節熱電制冷器模塊的工作狀態,實現機箱本體內的溫度控制。利用到pid控制、熱電制冷器模塊可以實現高精度的溫度控制,從而有效實現溫度對其他電路的影響,進而提高整機性能。
26、6、機箱本體設置為標準4u機箱,方便整個機箱本體作為獨立模塊置于立柜中,且機箱本體機箱的外殼前板設置有提手,便于整體搬運,可以在實驗室使用,也可在工程車等移動設備上搭載,可廣泛支撐并應用于國家級守時服務、基礎科學研究的頻率標準源、北斗導航服務、組合制導、深空跟蹤等領域,可替代銣鐘、被動型氫鐘等時間頻率產品。
1.一種緊湊的主動型氫原子鐘整機結構,包括機箱本體(1)以及設置于機箱本體(1)內的物理系統(5)、接收機模塊(6)、溫控模塊(7)、開關電源模塊(8)、恒流源模塊(9)以及二次電源模塊(10),其特征在于:
2.根據權利要求1所述的一種緊湊的主動型氫原子鐘整機結構,其特征在于,所述二次電源模塊(10)通過鈑金支架固定于所述機箱本體(1)的內部底板(11)上。
3.根據權利要求1所述的一種緊湊的主動型氫原子鐘整機結構,其特征在于,所述物理系統(5)上設置有支撐塊(13),所述物理系統(5)通過所述支撐塊(13)安裝在支架(12)上。
4.根據權利要求3所述的一種緊湊的主動型氫原子鐘整機結構,其特征在于,所述物理系統(5)安裝在所述機箱本體(1)的內部底板(11)的所述支架(12)上,且所述支架(12)上設置有減震彈簧。
5.根據權利要求1所述的一種緊湊的主動型氫原子鐘整機結構,其特征在于,所述接收機模塊(6)、所述溫控模塊(7)的外殼表面設有散熱肋。
6.根據權利要求1所述的一種緊湊的主動型氫原子鐘整機結構,其特征在于,所述機箱本體(1)的機箱外殼側板(3)上設置有散熱用的通風孔。
7.根據權利要求1所述的一種緊湊的主動型氫原子鐘整機結構,其特征在于,所述溫控模塊(7)包括溫度采集單元、數字自適應pid控制器、熱電制冷器模塊;
8.根據權利要求1所述的一種緊湊的主動型氫原子鐘整機結構,其特征在于,所述機箱本體(1)的機箱外殼前板(2)設置有指示燈,用于表征所述物理系統(5)輸出正常與否;
9.根據權利要求1~8任意一項所述的一種緊湊的主動型氫原子鐘整機結構,其特征在于,所述機箱本體(1)為標準4u機箱。