本技术属于磁场控制，特别涉及一种时间轨道磁场势阱产生电路。
背景技术：
1、在对原子的因禁过程中，原子必须处在低寻场态，通常采用一对反亥姆霍兹线圈产生的球形四极磁场中心即可用来囚禁原子，然而，当原子冷却到一定程度之后，由于接近磁场零点，反而可能产生马约拉纳跃迁造成损失。
2、为避免马约拉纳跃迁损失，以及提供一些对于磁场扰动的免疫力，传统的top阱构型的线圈结构由一对反向的亥姆霍兹线圈构成z方向直流四极场，x、y方向的一对亥姆霍兹线圈构成交流偏置场。然而，传统的top阱构型提供了一个圆柱对称的囚禁势，使用这种势阱在达到实验要求的情况下，需要更加复杂的电子设备，对于角速度测量中通常使用的萨格纳克干涉仪(sagnac interferometer)来讲，谐振子阱的囚禁作用要求则较为微弱，阱频率通常保持在几个hz或以下的范围，从而获得更大的原子运动轨迹闭合区域面积，以提高萨格纳克干涉仪的灵敏度，提高角速度测量的分辨率；并且传统的top阱其中缺少z方向直流场的偏置，不能够抵偿重力带来的影响。
3、如何生成一组特定的信号，以产生交流四极磁场和交流偏置磁场，并最终产生频率可控的球对称时间轨道磁场势阱，是解决上述问题的关键。然而产生上述特定形式的信号通常需要多个独立的组件和复杂的电路设计来实现这些信号的生成。现有的信号生成电路需要多个独立模块的协同工作，这增加了电路的复杂性。多模块的协同工作导致系统整体功耗增加，特别是在便携式设备和低功耗应用中，这成为一个重要的限制因素。由于多个模块之间的相互依赖，任何一个模块的失效或参数漂移都会影响整体系统的性能和输出信号的稳定性。不同批次的元件可能会有参数上的差异，导致同一设计在不同设备上的性能表现不一致。
4、因此，亟需一种针对时间轨道磁场势阱的信号产生电路，能够解决上述问题。
技术实现思路
1、为了解决所述现有技术的不足，本技术提供了一种时间轨道磁场势阱产生电路，通过设计四个子电路模块，分别用于调节正弦波和余弦波信号幅度、生成带比例且跟随变化的直流电压值、乘法生成vx、vy控制信号，以及乘法生成vz+和vz-信号。各个模块协同工作，简化了电路设计，降低了功耗，并提高了信号的稳定性和一致性。
2、本技术所要达到的技术效果通过以下方案实现：
3、根据本技术的第一方面，提供一种时间轨道磁场势阱产生电路，包括波信号生成模块、直流电压生成模块、第一控制信号生成模块以及第二控制信号生成模块，其中：
4、所述波信号生成模块，用于生成正弦波和余弦波信号，并通过第一调节电位器改变波信号的幅度；
5、所述直流电压生成模块，通过第二调节电位器生成带比例且跟随变化的直流电压；
6、所述第一控制信号生成模块，连接所述波信号生成模块以及直流电压生成模块，用于乘法生成vx和vy控制信号；
7、所述第二控制信号生成模块，连接所述波信号生成模块以及直流电压生成模块，用于乘法生成vz+和vz-控制信号；
8、vx、vy、vz+和vz-用于产生交流四极磁场和交流偏置磁场。
9、优选地，所述波信号生成模块包括正弦波调节电路以及余弦波调节电路，其中：
10、所述正弦波调节电路输出的信号为sin(ω1t)以及sin(ω2t)；
11、所述余弦波调节电路输出的信号为cos(ω1t)以及cos(ω2t)；
12、ω1与ω2为不同的频率发生器产生的频率。
13、优选地，所述正弦波调节电路中，sin1信号通过输入端口输入后，进入运算放大器u2a的正输入端进行电压跟随，运算放大器u2a的输出信号进入滑动变阻器进行幅度调节，之后连接运算放大器u2b的输入端进行进一步的缓冲放大，最终通过电阻r10和输出端口输出sinω1信号，在运算放大器u2b的4号和8号引脚分别连接有电容c5、电容c6、电容c7和电容c8进行电源滤波。
14、优选地，所述余弦波调节电路中，cos1信号通过输入端口输入后，进入运算放大器u1a的正输入端进行电压跟随，运算放大器u1a的输出信号进入滑动变阻器进行幅度调节，之后连接运算放大器u1b的输入端进行进一步的缓冲放大，最终通过电阻r8和输出端口输出cosω1信号，在运算放大器u1a的4号和8号引脚分别连接有电容c1、电容c2、电容c3和电容c4进行电源滤波。
15、优选地，所述直流电压生成模块中，输入电压vin通过电阻r1和r2分压后进入运算放大器u3a进行电压跟随，所述运算放大器u3a作为电压跟随器，其输出端分为三路，第一路输入缓冲放大器u3b，缓冲放大器u3b的输出端通过电阻r7和电阻r8输出电压v0；第二路通过调节电位器r5连接至运算放大器u3c进行电压跟随，运算放大器u3c的输出端通过电阻r9和电阻r10输出电压v1+；第三路通过调节电位器r6连接至缓冲放大器u3d，缓冲放大器u3d的输出端通过电阻r11和电阻r12输出电压v1-。
16、优选地，所述第一控制信号生成模块的输入信号包括v0、sin(ω1t)、sin(ω2t)以及cos(ω2t)，所述第一控制信号生成模块包括乘法器u4a、乘法器u4b以及乘法器u4c，所述乘法器u4a用于将v0和sin(ω1t)相乘得到v0sin(ω1t)，所述乘法器u4b用于将v0sin(ω1t)和cos(ω2t)相乘得到vx并通过运算放大器u5a输出，vx还通过运算放大器u5b输出vx-mon，用于信号的实时监测；
17、所述乘法器u4c用于将v0sin(ω1t)和sin(ω2t)相乘得到vy并通过运算放大器u6a输出，vy还通过运算放大器u6b输出vy-mon，用于信号的实时监测。
18、优选地，所述第一控制信号生成模块中还包括模拟开关u7a和模拟开关u7b，所述模拟开关u7a连接至所述乘法器u7b的输出端，所述模拟开关u7b连接至所述乘法器u7c的输出端，模拟开关u7a和模拟开关u7b均用于实现信号的选择和切换；所述模拟开关u7a和模拟开关u7b均采用dg419cj芯片。
19、优选地，所述第二控制信号生成模块的输入信号包括基准信号v0和v1，以及cos(ω1t)；所述第二控制信号生成模块包括减法器u8a、加法器u8b、乘法器u8c和乘法器u8d。所述减法器u8a用于将v0和v1相减，生成(v0-v1)信号；所述加法器u8b用于将v0和v1相加，生成(v0+v1)信号；乘法器u8c用于将(v0-v1)和cos(ω1t)相乘得到vz+并通过通过运算放大器u9a输出，vz+还通过运算放大器u9b输出vz+-mon，用于信号的实时监测；
20、所述乘法器u8d用于将(v0+v1)和cos(ω1t)相乘得到vz-并通过运算放大器u10a输出，vz-还通过运算放大器u10b输出vz--mon，用于信号的实时监测。
21、优选地，所述第二控制信号生成模块中还包括模拟开关u11a和模拟开关u11b，所述模拟开关u11a连接至所述乘法器u8c的输出端，所述模拟开关u11b连接至所述乘法器u8d的输出端，模拟开关u11a和模拟开关u11b均用于实现信号的选择和切换；所述模拟开关u11a和模拟开关u11b均采用dg419cj芯片。
22、根据本技术的一个实施例，采用本技术的时间轨道磁场势阱产生电路，能够稳定且高效的信号生成，有助于提升系统的性能和可靠性，而且简化了电路设计，能够降低功耗，并确保信号输出的精度和一致性。这对于需要高精度和高稳定性的应用，如通信系统和信号处理系统，具有重要意义。
1.一种时间轨道磁场势阱产生电路，其特征在于，包括波信号生成模块、直流电压生成模块、第一控制信号生成模块以及第二控制信号生成模块，其中：
2.根据权利要求1所述的时间轨道磁场势阱产生电路，其特征在于，所述波信号生成模块包括正弦波调节电路以及余弦波调节电路，其中：
3.根据权利要求2所述的时间轨道磁场势阱产生电路，其特征在于，所述正弦波调节电路中，sin1信号通过输入端口输入后，进入运算放大器u2a的正输入端进行电压跟随，运算放大器u2a的输出信号进入滑动变阻器进行幅度调节，之后连接运算放大器u2b的输入端进行进一步的缓冲放大，最终通过电阻r10和输出端口输出sinω1信号，在运算放大器u2b的4号和8号引脚分别连接有电容c5、电容c6、电容c7和电容c8进行电源滤波。
4.根据权利要求2所述的时间轨道磁场势阱产生电路，其特征在于，所述余弦波调节电路中，cos1信号通过输入端口输入后，进入运算放大器u1a的正输入端进行电压跟随，运算放大器u1a的输出信号进入滑动变阻器进行幅度调节，之后连接运算放大器u1b的输入端进行进一步的缓冲放大，最终通过电阻r8和输出端口输出cosω1信号，在运算放大器u1a的4号和8号引脚分别连接有电容c1、电容c2、电容c3和电容c4进行电源滤波。
5.根据权利要求2所述的时间轨道磁场势阱产生电路，其特征在于，所述直流电压生成模块中，输入电压vin通过电阻r1和r2分压后进入运算放大器u3a进行电压跟随，所述运算放大器u3a作为电压跟随器，其输出端分为三路，第一路输入缓冲放大器u3b，缓冲放大器u3b的输出端通过电阻r7和电阻r8输出电压v0；第二路通过调节电位器r5连接至运算放大器u3c进行电压跟随，运算放大器u3c的输出端通过电阻r9和电阻r10输出电压v1+；第三路通过调节电位器r6连接至缓冲放大器u3d，缓冲放大器u3d的输出端通过电阻r11和电阻r12输出电压v1-。
6.根据权利要求5所述的时间轨道磁场势阱产生电路，其特征在于，所述第一控制信号生成模块的输入信号包括v0、sin(ω1t)、sin(ω2t)以及cos(ω2t)，所述第一控制信号生成模块包括乘法器u4a、乘法器u4b以及乘法器u4c，所述乘法器u4a用于将v0和sin(ω1t)相乘得到v0sin(ω1t)，所述乘法器u4b用于将v0sin(ω1t)和cos(ω2t)相乘得到vx并通过运算放大器u5a输出，vx还通过运算放大器u5b输出vx-mon，用于信号的实时监测；
7.根据权利要求6所述的时间轨道磁场势阱产生电路，其特征在于，所述第一控制信号生成模块中还包括模拟开关u7a和模拟开关u7b，所述模拟开关u7a连接至所述乘法器u7b的输出端，所述模拟开关u7b连接至所述乘法器u7c的输出端，模拟开关u7a和模拟开关u7b均用于实现信号的选择和切换；所述模拟开关u7a和模拟开关u7b均采用dg419cj芯片。
8.根据权利要求5所述的时间轨道磁场势阱产生电路，其特征在于，所述第二控制信号生成模块的输入信号包括基准信号v0和v1，以及cos(ω1t)；所述第二控制信号生成模块包括减法器u8a、加法器u8b、乘法器u8c和乘法器u8d。所述减法器u8a用于将v0和v1相减，生成(v0-v1)信号；所述加法器u8b用于将v0和v1相加，生成(v0+v1)信号；乘法器u8c用于将(v0-v1)和cos(ω1t)相乘得到vz+并通过通过运算放大器u9a输出，vz+还通过运算放大器u9b输出vz+-mon，用于信号的实时监测；
9.根据权利要求8所述的时间轨道磁场势阱产生电路，其特征在于，所述第二控制信号生成模块中还包括模拟开关u11a和模拟开关u11b，所述模拟开关u11a连接至所述乘法器u8c的输出端，所述模拟开关u11b连接至所述乘法器u8d的输出端，模拟开关u11a和模拟开关u11b均用于实现信号的选择和切换；所述模拟开关u11a和模拟开关u11b均采用dg419cj芯片。
