一种广分布低抖动同步时钟分发系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种广分布低抖动同步时钟分发系统和方法，属于同步控制技术领域。所述系统包括精密时序产生组件1和第一锁相时钟发生器2，所述精密时序产生组件1用于产生高频和低频时钟信号，并以光数据流的方式提供给第一锁相时钟发生器2，所述第一锁相时钟发生器2用于得到相应的目的频率时钟信号。本发明专利技术采用锁相倍频模块将欲分发的时钟倍频到更高的频率，对分发时钟的锁相倍频后分发和时钟恢复技术保证了分发时钟的低抖动特性；同时通过将传输时钟频率提高再分频降低以及对分频器进行统一复位的方法得到低时间抖动且具有同步对齐特性的时钟信号，方案高效简洁，可广泛应用于各类固体激光装置、医疗设备、高速电路测试等的研究测试。

A Wide Distribution and Low Jitter Synchronized Clock Distribution System

【技术实现步骤摘要】
一种广分布低抖动同步时钟分发系统和方法
本专利技术属于同步控制
，具体涉及一种广分布低抖动同步时钟分发系统和方法，可应用于各类固体激光装置、医疗设备、高速电路测试等的研究测试。
技术介绍
时钟分发广泛用于计算机、通讯、消费电子产品，主要用于系统收发数据的同步和锁存。如果时钟信号到达接收端时抖动较大，可能会对数据的接收和系统的稳定有较严重的影响，因此时钟抖动的测量、分析和处理非常重要。目前现有技术中对于广空间内的时钟分发系统普遍采用的是直接的光传输，主要是通过将时钟信号转换成光信号，然后再转换恢复出时钟信号，这样如果需要的时钟频率较低时，则光模块引入的时间抖动较大，对系统的稳定性有较大的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种广分布空间内低抖动同步时钟分发系统和方法，主要利用锁相倍频器先将传递时钟进行倍频，然后再转换成光信号进行传递，并采用周期中心复位信号对分频器进行统一复位、保证多路时钟信号同步对齐得到低抖动的时钟信号。当广空间内低抖动时钟分发系统应用于大型激光装置、医疗设备等需要多路同步时钟信号的场合时，可利用不同分频器的组合产生多路同步对齐的低抖动时钟信号。本专利技术采用的技术方案如下：一种广分布低抖动同步时钟分发系统，所述系统包括精密时序产生组件1和第一锁相时钟发生器2，所述精密时序产生组件1用于产生高频和低频时钟信号，并以光数据流的方式提供给第一锁相时钟发生器2；所述第一锁相时钟发生器2根据低频时钟光数据流产生复位脉冲信号，并将复位脉冲信号调整后移至高频时钟周期的中心，用于低抖动的复位；同时所述第一锁相时钟发生器2根据高频时钟光数据流恢复出高频时钟信号并进行分频，得到相应的目的频率时钟信号。进一步的，所述精密时序产生组件1包括用于提供时钟信号的外参考时钟源11、时钟及复位信号编码模块12、数据流光扇出模块13、锁相倍频器14和时钟信号光扇出模块15；所述时钟及复位信号编码模块12用于将外参考时钟源11提供的低频时钟信号与复位码进行混合编码后通过数据流光扇出模块13转换为光数据流、并以光数据流的形式扇出传播，从而保证广空间范围内时钟信号的低衰减传递；所述锁相倍频器14用于将外参考时钟源11提供的低频时钟信号倍频成高频时钟后通过时钟信号光扇出模块15转换为光数据流、并以光数据流的形式扇出传播；所述第一锁相时钟发生器2包括时钟恢复模块10、时钟及复位信号恢复模块16、复位信号判断模块17、复位信号产生模块18、微步进延迟模块19、和分频器组20；所述时钟及复位信号恢复模块16用于将低频时钟与复位码混合编码的光数据流信号进行低频时钟与复位码的恢复，恢复出来的低频时钟信号为复位信号产生模块18提供工作时钟，同时提供给复位信号判断模块17用于判断复位信号是否到来；所述时钟恢复模块10用于将包含高频时钟的光数据流信号进行高频时钟信号的恢复，并对恢复的高频时钟信号通过分频器组20进行分频得到目的频率的时钟信号，所述分频器组20至少包括第一分频器21。进一步的，所述外参考时钟源11的参考时钟输出端与时钟及复位信号编码模块12、数据流光扇出模块13依次连接，同时外参考时钟源11的参考时钟输出端还和锁相倍频器14、时钟信号光扇出模块15依次连接；所述时钟及复位信号恢复模块16的输入端与数据流光扇出模块13的光数据流输出端连接，时钟及复位信号恢复模块16的输出端包括恢复数据输出端和低频时钟输出端，所述恢复数据输出端与复位信号判断模块17相连，所述低频时钟输出端同时与复位信号判断模块17和复位信号产生模块18相连，且复位信号判断模块17的输出端和恢复时钟与复位信号产生模块18连接；复位信号产生模块18的复位信号输出端与微步进延迟模块19相连；微步进延迟模块19的中心复位信号输出端与所述分频器组20连接；同时所述时钟恢复模块10的输入端与时钟信号光扇出模块15的光数据流输出端连接，时钟恢复模块10的输出端与所述分频器组20连接，所述分频器组20的输出即为相应的低频时钟信号。进一步的，所述时钟及复位信号恢复模块16用于将低频时钟与复位码混合编码的光数据流信号进行低频时钟与复位码的恢复，一方面将恢复出来的低频时钟信号用于为复位信号产生模块18提供工作时钟，另一方面将恢复出来的低频时钟和复位码输出到复位信号判断模块17上；其中，在恢复出来的低频时钟的边沿处采集并恢复出复位码数据后，将采集到的复位码数据与预设的复位标准码进行比较，当两者相同时，表明复位时刻已经到来，此时复位信号产生模块18在恢复出来的低频时钟的作用下产生复位脉冲信号，微步进延迟模块19进而将产生的复位脉冲信号进行微步进延迟，将复位脉冲信号移到高频时钟周期的中心，输出低抖动的复位，然后微步进延迟模块19将延迟调整后的复位脉冲信号作为中心复位信号发送至分频器组20。进一步的，所述微步进延迟模块19的中心复位信号输出端分别与所述分频器组20中的每一个分频器进行连接，用于给每一个分频器提供中心复位信号；对应的分频器组20中最后一级分频器的输出频率信号即为分频器组20最后输出的目的频率时钟信号。进一步的，当需要输出多个不同目的频率的时钟信号时，通过级联多个锁相时钟发生器用于组合产生多路不同频率、同步对齐的低抖动目的频率时钟信号并进行输出。另一方面本专利技术还一种提供广空间内低抖动同步时钟分发的方法，所述方法是基于前述任一广空间内低抖动同步时钟分发系统实现的，包括如下步骤：步骤S1，初始化，由外参考时钟源11产生并输出参考时钟；步骤S2，将外参考时钟源11输出的参考时钟进行处理和转换，从而同时产生低频时钟和高频两种时钟、并以两种光数据流的形式进行传输；步骤S3，将包含高频时钟的光数据流进行高频时钟信号的恢复，判断复位信号是否到来，并在复位信号触发时向分频器组20提供中心复位信号；步骤S4，分频器组根据目的频率要求对高频时钟信号进行分频得到目的低频时钟信号，并在复位脉冲信号的触发下输出目的低频时钟信号。进一步的，所述步骤S2具体包括：步骤S2.1，外参考时钟源(11)输出的参考时钟为低频时钟信号，并将该低频时钟信号同时作为输入提供给时钟及复位信号编码模块12和锁相倍频器14；步骤S2.2，所述时钟及复位信号编码模块12首先将外参考时钟源11提供的低频时钟信号与复位码进行混合编码后通过数据流光扇出模块13转换为光数据流、然后以光数据流的形式扇出传播，保证广空间范围内时钟信号的低衰减传递；步骤S2.3，所述锁相倍频器14首先将外参考时钟源11提供的低频时钟信号倍频成高频时钟后通过时钟信号光扇出模块15转换为光数据流，然后以光数据流的形式扇出传播。进一步的，所述步骤3具体包括：S3.1，通过时钟恢复模块10将高频时钟的光数据流信号进行高频时钟信号的恢复，通过时钟及复位信号恢复模块16用于将低频时钟与复位码混合编码的光数据流信号进行低频时钟与复位码的恢复，一方面将恢复出来的低频时钟信号用于为复位信号产生模块18提供工作时钟，另一方面将恢复出来的低频时钟和复位码输出到复位信号判断模块17上；S3.2，所述时钟及复位信号恢复模块16在恢复出来的低频时钟的边沿处采集并恢复出复位码数据，然后复位信号判断模块17将采集到的复位码数据与预设的复位标准码进行比较，当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种广分布低抖动同步时钟分发系统，其特征在于，所述系统包括精密时序产生组件(1)和第一锁相时钟发生器(2)，所述精密时序产生组件(1)用于产生高频和低频时钟信号，并以光数据流的方式提供给第一锁相时钟发生器(2)；所述第一锁相时钟发生器(2)根据低频时钟光数据流产生复位脉冲信号，并将复位脉冲信号调整后移至高频时钟周期的中心，用于低抖动的复位；同时所述第一锁相时钟发生器(2)根据高频时钟光数据流恢复出高频时钟信号并进行分频，得到相应的目的频率时钟信号。

【技术特征摘要】
1.一种广分布低抖动同步时钟分发系统，其特征在于，所述系统包括精密时序产生组件(1)和第一锁相时钟发生器(2)，所述精密时序产生组件(1)用于产生高频和低频时钟信号，并以光数据流的方式提供给第一锁相时钟发生器(2)；所述第一锁相时钟发生器(2)根据低频时钟光数据流产生复位脉冲信号，并将复位脉冲信号调整后移至高频时钟周期的中心，用于低抖动的复位；同时所述第一锁相时钟发生器(2)根据高频时钟光数据流恢复出高频时钟信号并进行分频，得到相应的目的频率时钟信号。2.如权利要求1所述的一种广空间内低抖动同步时钟分发系统，其特征在于，所述精密时序产生组件(1)包括用于提供时钟信号的外参考时钟源(11)、时钟及复位信号编码模块(12)、数据流光扇出模块(13)、锁相倍频器(14)和时钟信号光扇出模块(15)；所述时钟及复位信号编码模块(12)用于将外参考时钟源(11)提供的低频时钟信号与复位码进行混合编码后通过数据流光扇出模块(13)转换为光数据流、并以光数据流的形式扇出传播，从而保证广空间范围内时钟信号的低衰减传递；所述锁相倍频器(14)用于将外参考时钟源(11)提供的低频时钟信号倍频成高频时钟后通过时钟信号光扇出模块(15)转换为光数据流、并以光数据流的形式扇出传播；所述第一锁相时钟发生器(2)包括时钟恢复模块(10)、时钟及复位信号恢复模块(16)、复位信号判断模块(17)、复位信号产生模块(18)、微步进延迟模块(19)、和分频器组(20)；所述时钟及复位信号恢复模块(16)用于将低频时钟与复位码混合编码的光数据流信号进行低频时钟与复位码的恢复，恢复出来的低频时钟信号为复位信号产生模块(18)提供工作时钟，同时提供给复位信号判断模块(17)用于判断复位信号是否到来；所述时钟恢复模块(10)用于将包含高频时钟的光数据流信号进行高频时钟信号的恢复，并对恢复的高频时钟信号通过分频器组(20)进行分频得到目的频率的时钟信号，所述分频器组(20)至少包括第一分频器(21)。3.如权利要求1所述的一种广空间内低抖动同步时钟分发系统，其特征在于，所述外参考时钟源(11)的参考时钟输出端与时钟及复位信号编码模块(12)、数据流光扇出模块(13)依次连接，同时外参考时钟源(11)的参考时钟输出端还和锁相倍频器(14)、时钟信号光扇出模块(15)依次连接；所述时钟及复位信号恢复模块(16)的输入端与数据流光扇出模块(13)的光数据流输出端连接，时钟及复位信号恢复模块(16)的输出端包括恢复数据输出端和低频时钟输出端，所述恢复数据输出端与复位信号判断模块(17)相连，所述低频时钟输出端同时与复位信号判断模块(17)和复位信号产生模块(18)相连，且复位信号判断模块(17)的输出端和恢复时钟与复位信号产生模块(18)连接；复位信号产生模块(18)的复位信号输出端与微步进延迟模块(19)相连；微步进延迟模块(19)的中心复位信号输出端与所述分频器组(20)连接；同时所述时钟恢复模块(10)的输入端与时钟信号光扇出模块(15)的光数据流输出端连接，时钟恢复模块(10)的输出端与所述分频器组(20)连接，所述分频器组(20)的输出即为相应的低频时钟信号。4.如权利要求2或3所述的一种广空间内低抖动同步时钟分发系统，其特征在于，所述时钟及复位信号恢复模块(16)用于将低频时钟与复位码混合编码的光数据流信号进行低频时钟与复位码的恢复，一方面将恢复出来的低频时钟信号用于为复位信号产生模块(18)提供工作时钟，另一方面将恢复出来的低频时钟和复位码输出到复位信号判断模块(17)上；其中，在恢复出来的低频时钟的边沿处采集并恢复出复位码数据后，将采集到的复位码数据与预设的复位标准码进行比较，当两者相同时，表明复位时刻已经到来，此时复位信号产生模块(18)在恢复出来的低频时钟的作用下产生复位脉冲信号，微步进延迟模块(19)进而将产生的复位脉冲信号进行微步进延迟，将复位脉冲信号移到高频时钟周期的中心，输出低抖动的复位，然后微步进延迟模块(19)将延迟调整后的复位脉冲信号作为中心复位信号发送至分频器组(20)。5.如权利要求1-4中任一所述的一种广空间内低抖动同步时钟分发系统，其特征在于，所述微步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王深圳，王超，党钊，陈骥，张雄军，陈文棋，李克洪，郑奎兴，彭志涛，陈德怀，沈昊，苏东，赖贵友，唐海波，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51