一种多参考无缝切换锁相装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多参考无缝切换锁相装置，其特征在于，包括参考输入模块、分频模块、相位测量模块、加权处理模块以及锁相模块；参考源提供不同频率的输入信号；所述分频模块将输入的参考信号分成相应的1PPS信号，送给相位测量模块；所述相位测量模块接收所述分频模块送入的1PPS信号，并与锁相模块提供的Local_pps信号对比，计算出Local_pps信号与1PPS信号之间的相位差；所述加权处理模块接收相位测量模块测得的相位差，对相位差进行权重处理，送给锁相模块；所述锁相模块根据相位累计值，计算得到频率频差，同时输出Local_10Mhz信号和Local_pps信号；本发明专利技术能够最优利用多种不同类型的参考源，实现参考源间无缝切换，为系统提供高精度的时间基准和频率基准。

【技术实现步骤摘要】
一种多参考无缝切换锁相装置
本专利技术涉及锁相装置，具体涉及一种多参考无缝切换锁相装置。
技术介绍
复杂的大型设备在协调工作时需要高精度的统一时间基准，通常采用GPS/北斗系统作为参考源，驯服本地晶振/铷钟,得到设备需要的标准时间、高精度时钟频率，1PPS等，但是GPS/北斗有时会因为位置原因，天气原因等无法正常工作，此时时间基准系统工作在自由运行状态，频率准确度，同步精度等系统重点指标无法保证。为了提高时间基准的准确性、稳定性和可靠性，通常情况下会为时间基准系统配置多个参考源，其中包括GPS/北斗系统、外部1M/5M/10M时钟参考、外部1PPS/1PPM等不同类型的参考源，这就需要时间基准系统能够合理的利用这些参考，取长补短，确保其准确性、稳定性和可靠性。但是在长期运行过程中，存在新的参考源加入，旧的参考源故障退出，参考源质量下降等问题，参考源的变更会导致时间基准系统提供的时钟频率准确度变差，稳定性变差，相位不连续等问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种多参考无缝切换锁相装置，能够最优利用多种不同类型的参考源，实现参考源间无缝切换，为系统提供高精度的时间基准和频率基准。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种多参考无缝切换锁相装置，包括参考输入模块、分频模块、相位测量模块、加权处理模块以及锁相模块；所述参考输入模块由至少两路参考源组成，所述参考源提供不同频率的输入信号；所述分频模块检测输入信号的有无及信号频率，并生成不同的分频系数，同时将输入的参考信号分成相应的1PPS信号，送给相位测量模块；所述相位测量模块接收所述分频模块送入的1PPS信号，并与锁相模块提供的Local_pps信号对比，计算出Local_pps信号与1PPS信号之间的相位差；所述加权处理模块接收相位测量模块测得的相位差，对相位差进行权重处理，送给锁相模块；所述锁相模块根据相位累计值，使用最小二乘法计算得到频率频差，通过接口对铷钟\晶振进行控制，同时输出Local_10Mhz信号和Local_pps信号；且所述Local_10Mhz信号还送至所述分频模块，相位测量模块以及加权处理模块，而Local_pps信号单独送至相位测量模块。在本专利技术的一个优选实施例中，还包括一检测单元，用于自动识别参考源是否变更，并将变更标志送给锁相模块。在本专利技术的一个优选实施例中，所述锁相模块对变更标志进行判断，若参考源变更，锁相模块在变更时刻不对铷钟\晶振进行任何操作，也不进行驯服，且当参考变更完成后，以变更后的相位差值为起点，重新开始使用最小二乘法计算当前铷钟\晶振与参考的频偏，根据计算得到的频偏值按比例进行调整。在本专利技术的一个优选实施例中，每路参考源均为独立设置。在本专利技术的一个优选实施例中，所述相位测量模块的数量与参考源的数量相匹配。其中Hi(t)是第i个参考在时刻t的相位差值Pi是第i个参考的权重；所述Pi通过ALGOS算法长期计算得到，或者根据所用参考源提供的权重比例手动设置。通过上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本装置使用多路参考源，可单独使用某一路对锁相模块进行驯服也可多路同时使用对锁相模块进行驯服，组合自由，增加系统的稳定性；同时每路的权重可根据参考源的质量进行设置，可消除单一一路参考偶尔的不稳定因素，为系统提供更稳定，更优质的参考；而且新增检测单元，用于自动识别参考源是否变更，并将变更标志送给锁相模块，提高系统的准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，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。图1为本专利技术的工作原理图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。参照图1，一种多参考无缝切换锁相装置，包括参考输入模块、分频模块、相位测量模块、加权处理模块以及锁相模块；所述参考输入模块由至少两路参考源组成，所述参考源提供不同频率的输入信号；图示中有四路参考源，且每路参考源都是独立的，可输入1M\5M\10M等不同频率的外时钟参考，GPS\北斗的1PPS脉冲参考，也可输入1PPS、1PPM等时间脉冲外参考，尽可能的兼容不同类型的参考源；四路参考源可单独使用某一路对锁相模块进行驯服也可多路同时使用对锁相模块进行驯服，组合自由，增加系统的稳定性；其中分频模块通过上升沿触发自动检测由参考源提供的输入信号，分析出输入信号有无，根据填充10MHz频率脉冲个数计算输入信号频率，此时填充脉冲个数即为本路参考的分频系数,根据自动检测得到的分频系数，使用内部计数器对输入信号进行计数，将所述输入信号分成相应的1PPS信号，送给相位测量模块；其中相位测量模块接收所述分频模块送入的1PPS信号，且接收锁相模块提供的Local_pps信号，计算出Local_pps与1PPS信号之间的相位差；Local_pps信号即系统本地晶振\铷钟产生的秒脉冲，由系统内部锁相模块提供，是系统的基准秒，与分频模块送入的1PPS信号比较相位关系，可以得到本地时钟的相对频率准确度；本装置内置四个独立的相位测量模块，能够同时独立工作，测量精度可达300ps；其中加权处理模块接收相位测量模块测得的相位差，对相位差进行权重处理，送给锁相模块；图示中接收相位测量模块分别测得的4路相位差值，对4路相位差进行权重处理，送给锁相模块。使用公式如下：其中Hi(t)是第i个参考在时刻t的相位差值。Pi是第i个参考的权重。本装置使用4路参考，故N＝4，Pi可通过ALGOS算法长期计算得到也可根据所用参考源提供的权重比例手动设置。ALGOS算法可实现参考的数量和质量发生变化时，通过调整不同参考的权重来保持时间尺度的连续性；每路的权重可根据参考源的质量进行设置，可消除单一一路参考偶尔的不稳定因素，为系统提供更稳定，更优质的参考；其中锁相模块根据相位差的变化趋势，即本地锁相模块与参考输入存在频偏，两者的相位差会在一个固定相位差的基础上，随着时间累计，相位也进行累计，根据相位累计值，使用最小二乘法计算得到频率频差，通过接口对铷钟\晶振进行控制，输出10MHz和1PPS信号；且所述锁相模块生成的Local-10Mhz信号送至所述分频模块，相位测量模块以及加权处理模块，均作为上述各自模块的时间基准。为确保参考源变更、增减的时候，晶振\铷钟在驯服过程中不发生大的频率变更和相位变更，本装置采用无缝切换处理，即前端自动识别参考是否变更，如若变更，通过IO口或串口信息通知锁相模块，如果前端变更，锁相模块在变更时刻不对铷钟\晶振进行任何操作，也不进行驯服，当参考变更完成后，以变更后的相位差值为起点，重新开始使用最小二乘法计算当前铷钟\晶振与参考的频偏，根据计算得到的频偏值按比例进行调整。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多参考无缝切换锁相装置，其特征在于，包括参考输入模块、分频模块、相位测量模块、加权处理模块以及锁相模块；所述参考输入模块由至少两路参考源组成，所述参考源提供不同频率的输入信号；所述分频模块检测输入信号的有无及信号频率，并生成不同的分频系数，同时将输入的参考信号分成相应的1PPS信号，送给相位测量模块；所述相位测量模块接收所述分频模块送入的1PPS信号，并与锁相模块提供的Local_pps信号对比，计算出Local_pps信号与1PPS信号之间的相位差；所述加权处理模块接收相位测量模块测得的相位差，对相位差进行权重处理，送给锁相模块；所述锁相模块根据相位累计值，使用最小二乘法计算得到频率频差，通过接口对铷钟\晶振进行控制，同时输出Local_10Mhz信号和Local_pps信号；且所述Local_10Mhz信号还送至所述分频模块，相位测量模块以及加权处理模块，而Local_pps信号单独送至相位测量模块。

【技术特征摘要】
1.一种多参考无缝切换锁相装置，其特征在于，包括参考输入模块、分频模块、相位测量模块、加权处理模块以及锁相模块；所述参考输入模块由至少两路参考源组成，所述参考源提供不同频率的输入信号；所述分频模块检测输入信号的有无及信号频率，并生成不同的分频系数，同时将输入的参考信号分成相应的1PPS信号，送给相位测量模块；所述相位测量模块接收所述分频模块送入的1PPS信号，并与锁相模块提供的Local_pps信号对比，计算出Local_pps信号与1PPS信号之间的相位差；所述加权处理模块接收相位测量模块测得的相位差，对相位差进行权重处理，送给锁相模块；所述锁相模块根据相位累计值，使用最小二乘法计算得到频率频差，通过接口对铷钟\晶振进行控制，同时输出Local_10Mhz信号和Local_pps信号；且所述Local_10Mhz信号还送至所述分频模块，相位测量模块以及加权处理模块，而Local_pps...

【专利技术属性】
技术研发人员：申晓燕，
申请(专利权)人：西安宏泰时频技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61