高稳定性组合区域授时频率生成设备制造技术

本发明专利技术公开一种高稳定性组合区域授时频率生成设备，旨在提供一种可靠性高、长短稳定度好、适用范围广的授时频率生成设备。其技术方案为：接收切换单元将选出的两路不同源的卫星秒信号输入锁定单元进行频率锁定，经锁定单元产生两路锁相后的标准频率信号分别输出到信号处理单元A和信号处理单元B；其中一路卫星秒信号还用来给并联在三选二开与第一模拟锁相环PLL_A之间的铷钟进行校频，产生一路标准频率信号传送至信号处理单元C；信号处理单元对不同源的三路标准频率信号进行信号整形、放大、分路、编码，分频输出到远端授时单元，经光电转换器转换为光信号，光信号通过一路或多路光纤传输至设备机房再转为电信号经天线发射，完成接收端时钟授时。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种为各种电子设备提供信号来源的频率源设备，更具体说本专利技术涉及一种接收卫星信号的可区域授时的便携式多功能高稳定频率生成设备。
技术介绍
随着各领域电子化建设的不断深入，其业务处理和科学管理决策对计算机的依附程度越来越大。在各领域中，各种实时业务需要精确、可靠和公认的时间，而一般的计算机和互联设备在时间稳定度方面的设计上没有明确的指标要求，这些设备的时钟振荡器工作在不受校对的自由振荡情况下，在长期积累后会与UTC时间产生相当大的误差，从而导致网络中设备之间的时间不统一，这样会给网络中的数据处理带来很大问题。由于温度变化、电磁干扰、振荡器老化和生产调试等原因，时钟的振荡频率和标准频率之间存在一些误差。这些误差初看来似乎微不足道，而在长期积累后会产生相当大的影响。要使本地时间与标准时间实现统一或称同步，就要解决时间这一量值的传递。时间量值的传递与其他量值的传递相比，一个十分重要的优点是其可以借助无线电波实现量值的远距离传递。这种利用无线电波发送标准时间信号的工作称为授时。目前主要的授时技术主要有：基于短波、长波、北斗卫星授时，基于国外的GPS授时技术，互联网授时，电话拨号授时，SDH授时技术等。仅采用卫星授时，虽然方便，但当卫星信号不好时，整个设备将处于瘫痪状态，故其可靠性差。仅采用铷钟作为本地钟源，因其长期工作中存在漂移，引起频率偏差。传统的频标设备是通过原子钟来产生所需的多种标准频率信号，由于其必须连接外接参考信号，导致必须固定安装，因此限定了其适用范围；且原子钟成本高、体积大，受环境影响大，可靠性低；另外必须外接秒信号来校频，因此其结构复杂，功能单一，适用范围有限；原子钟短期稳定度差，需要稳很久才能达到较佳的指标，实际使用中相当不便。若仅采用体积小的晶振，虽然短期稳定度好，但长期稳定度差，易老化，准确度低。
技术实现思路
本专利技术的目的针对现有技术存在的不足之处，提供一种可靠性高、成本低、体积小、准确度高、长短稳定度好、适用范围广的高稳定性组合区域授时频率生成设备。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是，一种高稳定性组合区域授时频率生成设备，包括：接收切换单元、锁定单元、信号处理单元和远端授时单元，其特征在于：接收切换单元采用至少三个三合一天线和信号放大器串联的3×3信号切换矩阵、多种接收机模块和三选二开关来切换接收到的卫星信号，三选二开关将选出的两路不同源的卫星秒信号输入锁定单元进行频率锁定，两路不同源的卫星秒信号经锁定单元中两个独立工作的模拟锁相环、晶体振荡器和信号分配器产生两路锁相后的标准频率信号，并将两路锁相后的标准频率信号分别输出到信号处理单元A和信号处理单元B；在两路不同源的卫星秒信号中，其中一路还用来给并联在三选二开与第一模拟锁相环PLL_A之间的铷钟进行校频，含有两个单刀双掷开关并联回路构成的铷钟锁相单元可产生一路标准频率信号，该标准频率信号通过铷钟锁相单元后置单刀双掷开关传送至信号处理单元C；信号处理单元对来自锁定单元的三种不同源频率信号进行信号整形、放大、分路、编码，分频输出到远端授时单元，将来自信号处理单元的一路或多路标准频率信号送入光电转换器转换为光信号，光信号通过一路或多路光纤传输至设备机房再转为电信号经发射天线发出，n个需要授时的时钟表/设备单元通过其内置接收天线接收授时，从而完成接收端时钟/设备授时。可靠性高。本专利技术采用三个可独立工作的三合一天线、三个可独立工作的接收机模块，通过矩阵和开关切换的方式，将可选出的两路不同的卫星信号，进而产生两路不同源的标准频率信号。两路不同源的卫星秒信号经锁定单元中两个可独立工作的锁相单元，同时铷钟锁相单元也采用锁相单元1：1备份的方式；锁相单元的输出信号通过三个可独立工作的信号处理单元，最终输出多种功能的不同源的标准频率信号，大大提高了电路的可靠性。例如有两个天线，两个接收机模块均损坏造成无法工作的情况下，可以通过开关切换的方式选择一路卫星信号继续工作；当卫星信号很差，三个天线和三个接收机芯片均损坏的情况下，还可以通过锁定单元内置的驯服铷钟锁相单元继续工作，不会影响整个装置的正常工作，和信号的准确度可靠性相噪等指标，从而大大延长了频率源设备的使用寿命，减少了频率源设备的维修次数。成本低。本专利技术独创地采用三个三合一天线的方式运用成熟的锁相环PLL模块频率合成技术，通过功能强大的三合一天线，且成本低廉链路的灵敏度，相比于现有技术价格高昂的原子钟组组成的频标系统，大大降低了成本，并且拓展了频率源设备的适用范围，克服了现有技术功能单一，适用范围有限的弊端。体积小。本专利技术采用三个卫星接收模块的方式和超小体积铷钟锁相单元，发展成熟的集成PLL模块，及超高速模拟数字转换器ADC和数字模拟转换器DAC芯片，相比于以往笨重的频标设备，缩小了体积。切换简单。本专利技术中的三选二开关将接收切换单元产生的两路不同源的标准卫星秒信号传输给锁定单元进行频率锁定和切换，锁定单元可利用内置两个单刀双掷开关选择为铷钟工作的锁相环，整个装置频率转换速度快(可小于10ms)，切换简单快捷。本专利技术还可以通过人机交互单元分别与接收切换单元、锁定单元、信号处理单元电连接，控制各种信号的走向和开关的切换，在实际使用中可通过编程的方式，可优选地在整个装置的外观上安装可触摸显示屏，实时查看天线接收卫星信息，锁相环锁定状态及工作状态，信号处理及输出状态。用手指在屏上点击开关，便可选择相应的工作通道，达到切换的目的。且可增加时间显示，实时显示卫星时间。准确度高、长短稳定度好。本专利技术在电路中独创地采用了可以同时接收秒信号和频率信号的锁相环，通过对比两者的频率或相位差，将晶体振荡器锁定在卫星秒信号上，兼具了卫星信号的时间准确度高和驯服晶体振荡器的短期稳定度好的优点，克服了晶体振荡器老化率高的缺点。信号处理单元分将来自锁定单元的三种频率信号进行信号整形、放大、分路、编码和倍频后，分频输出多种功能的不同源的标准频率信号，工作稳定可靠，输出信号频谱纯度高。当卫星信号抖动时，驯服后的铷钟锁相单元可发挥其长期稳定度好、准确度高的优点。通过将卫星信号、铷钟锁相单元、数字锁相环PLL_B，模拟锁相环PLL_A和模拟锁相环PLL_C几者的优点结合起来，实现了高性能的信号输出。适用面广。本专利技术通过接收多种不同的卫星信号，实现了一种便携式频标源。只要此设备可以接收到三种卫星信号中的任何一种，通过卫星信号便可授时和产生标准高性能的频率信号。当捕捉不到卫星信号或卫星信号受到干扰时，也可用内置铷钟锁相单元替代继续工作。当需要给本区域授时时，可外接两个光电转换模块和天线，使用方便。本专利技术通过接收多种不同的卫星信号，实现了一种便携式频标源。查看卫星天线是否受到干扰。由于卫星信号和天线很容易受到不同程度的干扰，本专利技术通过接收到三种不同的卫星信号，并利用开关选择其中两路卫星信号进行锁相输出。通过对比两路信号和铷钟锁相单元产生的信号，便可进行卫星信号比对，得知是否某卫星信号发生抖动，快速确定其是否受到干扰，天线是否安置妥当。此装置可接收多种卫星信号并内置超小体积铷钟锁相单元、锁相环等实现多种高质量标准频率信号的输出。其具有可靠性高、成本低、体积小、准确度高、长短稳定度好、适用范围广，可批量生产等优点。附图说明为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高稳定性组合区域授时频率生成设备，包括：接收切换单元、锁定单元、信号处理单元和远端授时单元，其特征在于：接收切换单元采用至少三个三合一天线和信号放大器串联的3×3信号切换矩阵、多种接收机模块和三选二开关来切换接收到的卫星信号，三选二开关将选出的两路不同源的卫星秒信号输入锁定单元进行频率锁定，两路不同源的卫星秒信号经锁定单元中两个独立工作的模拟锁相环、晶体振荡器和信号分配器产生两路锁相后的标准频率信号，并将两路锁相后的标准频率信号分别输出到信号处理单元A和信号处理单元B；在两路不同源的卫星秒信号中，其中一路还用来给并联在三选二开与第一模拟锁相环PLL_A之间的铷钟进行校频，含有两个单刀双掷开关并联回路构成的铷钟锁相单元产生一路标准频率信号，该标准频率信号通过铷钟锁相单元后置单刀双掷开关传送至信号处理单元C；信号处理单元将来自锁定单元的三种不同源的标准频率信号进行信号整形、放大、分路和编码后，分频输出到远端授时单元，将来自信号处理单元的一路或多路标准频率信号送入光电转换器转换为光信号，光信号通过一路或多路光纤传输至设备机房再转为电信号经发射天线发出，n个需要授时的时钟表/设备单元通过其内置接收天线接收授时，从而完成接收端时钟/设备授时。...

【技术特征摘要】
1.一种高稳定性组合区域授时频率生成设备，包括：接收切换单元、锁定单元、信号处理单元和远端授时单元，其特征在于：接收切换单元采用至少三个三合一天线和信号放大器串联的3×3信号切换矩阵、多种接收机模块和三选二开关来切换接收到的卫星信号，三选二开关将选出的两路不同源的卫星秒信号输入锁定单元进行频率锁定，两路不同源的卫星秒信号经锁定单元中两个独立工作的模拟锁相环、晶体振荡器和信号分配器产生两路锁相后的标准频率信号，并将两路锁相后的标准频率信号分别输出到信号处理单元A和信号处理单元B；在两路不同源的卫星秒信号中，其中一路还用来给并联在三选二开与第一模拟锁相环PLL_A之间的铷钟进行校频，含有两个单刀双掷开关并联回路构成的铷钟锁相单元产生一路标准频率信号，该标准频率信号通过铷钟锁相单元后置单刀双掷开关传送至信号处理单元C；信号处理单元将来自锁定单元的三种不同源的标准频率信号进行信号整形、放大、分路和编码后，分频输出到远端授时单元，将来自信号处理单元的一路或多路标准频率信号送入光电转换器转换为光信号，光信号通过一路或多路光纤传输至设备机房再转为电信号经发射天线发出，n个需要授时的时钟表/设备单元通过其内置接收天线接收授时，从而完成接收端时钟/设备授时。2.如权利要求1所述的高稳定性组合区域授时频率生成设备，其特征在于：接收切换单元包括：串联在GPS/BD/GLONASS三合一天线与3×3信号切换矩阵之间的放大器和串联在3×3信号切换矩阵与三选二开关之间的接收机模块；接收机模块由并联在3×3信号切换矩阵与三选二开关之间的GPS接收机、BD接收机和GLONASS组成。3.如权利要求1所述的高稳定性组合区域授时频率生成设备，其特征在于：锁定单元包括两个模拟锁相环单元和一个铷钟锁相单元，模拟锁相环单元由顺次串联的模拟锁相环PLL_A、晶体振荡器和信号信号分配器组成，其中，两路模拟锁相环PLL_A将来自三选二开关的两路不同的卫星秒信号通过晶体振荡器同频后输入信号信号分配器，同时，每个模拟锁相环PLL_A通过对比来自三选二开关的送给自身的一路卫星秒信号和信号分配器反馈的晶体振荡器的频率或相位差，控制晶体振荡器振荡产生与卫星秒信号相关的标准频率信号。4.如权利要求1所述的高稳定性组合区域授时频率生成设备，其特征在于：铷钟锁相单元包括并联在三选二开关与模拟锁相环PLL_A之间的铷钟和串联在所述铷钟第一单刀双掷开关，以及通过第一单刀双掷开关，顺次串联的模数转换器ADC、数字锁相环PLL...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亚妮，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51