时间基准的系统、设备、用于时间基准的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种时间基准的系统、设备、用于时间基准的方法及装置，包括晶体振荡器，信号处理器，选频放大器，选频放大器与晶体振荡器连接；信号整形电路，信号整形电路与选频放大器连接；隔离放大器，隔离放大器与信号整形电路连接：量子系统、分频器；GPS接收机，用于接收来自GPS天线的频率信号，获取第二频率信号；鉴相器，分别与所述GPS接收机和所述分频器连接；环路滤波器，分别与所述鉴相器和所述晶体振荡器连接；温度补偿器，所述温度补偿器分布在所述晶体振荡器的外围部位；微控制器，微控制器分别与量子系统、晶体振荡器和温度补偿器连接。本发明专利技术实现了对对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿。具有结构简单，适应性广的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于原子频率标准
，特别涉及一种时间基准的系统、设备、用于时间基准的方法及装置。
技术介绍
压控晶体振荡器是原子钟的核心部件，在传统的频标晶体振荡体设计环节中，通常采用市面上现有的成熟的方块晶体振荡器来作为频率源，并且此环节通常不是由整个频标整机电路环节的人员来设计的，而是根据一定的指标、性能要求选用市面上成熟的振荡器。然而，在进入指标化苛刻的今天，由于原子钟整机结构布局发生了改变，无论是小型化要求在狭窄的板面空间上安置数多的部件，还是指标化要求对VCXO的各个设计参数做进一步改进，都必然对每个环节的设计要十分清楚，压控晶振也必须采用自主化设计，实际布局中可能要考虑自己设计压控方式以及起振设计，尤其是晶振的保温设计，因为温度的变化对晶振频率的输出影响是相当大的，特别是在每次系统上电时，由于系统可能处于冷态或热态，对于振荡环路，由于所处的温度每一次都不一致，有可能导致实际的频率输出不一样，对于被动型铷频标来说，由于整机电路设计(包括倍频次数、综合器频率输出等)是严格地按照理论上计算得到的，压控晶振输出频率的大范围改变，极有可能导致伺服环节无法将晶振输出频率锁定在原子基态0－0跃迁频率上。
技术实现思路
本专利技术提供一种时间基准的系统、设备、用于时间基准的方法及装置，解决了或部分解决了现有技术中的上述技术问题。本专利技术提供了一种时间基准的系统，包括：晶体振荡器，用于产生振荡信号；信号处理器，所述信号处理器包括：选频放大器，所述选频放大器的输入端与所述晶体振荡器连接，接收所述振荡信号并选频放大；信号整形电路，所述信号整形电路与所述选频放大器的输出端连接，以对经选频放大后的所述振荡信号进行信号整形，获取第一频率信号；隔离放大器，所述隔离放大器的输入端与所述信号整形电路连接，将所述第一频率信号至少输送至以下接收器：量子系统、分频器；GPS接收机，用于接收来自GPS天线的频率信号，获取第二频率信号；鉴相器，分别与所述GPS接收机和所述分频器连接，接收并比较所述第一频率信号和所述第二频率信号之间的相位差，以产生GPS纠偏信号；环路滤波器，分别与所述鉴相器和所述晶体振荡器连接，以根据所述GPS纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行一次调节；温度补偿器，所述温度补偿器分布在所述晶体振荡器的外围部位，并检测所述晶体振荡器的工作环境温度变化产生桥式压差信号；微控制器，所述微控制器分别与所述量子系统、所述晶体振荡器和所述温度补偿器连接，以根据所接收的量子纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行二次调节，和根据所接收的桥式压差信号对所述晶体振荡器的频率进行三次调节。本专利技术提供了一种时间基准的设备，包括：GPS接收机，用于接收来自GPS天线的频率信号，获取第二频率信号；鉴相器，分别与GPS接收机和分频器连接，接收并比较由晶体振荡器产生的第一频率信号和所述第二频率信号之间的相位差，以产生GPS纠偏信号；环路滤波器，分别与所述鉴相器和所述晶体振荡器连接，以根据所述GPS纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行一次调节；温度补偿器，所述温度补偿器分布在所述晶体振荡器的外围部位，并根据所述晶体振荡器的工作环境温度变化产生桥式压差信号；微控制器，所述微控制器分别与量子系统、所述晶体振荡器和所述温度补偿器连接，以根据所接收的量子纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行二次调节，和所根据所述接收的桥式压差信号对所述晶体振荡器的频率进行三次调节。可选的：所述GPS接收机至少包括NAVMAN公司的Jupiter12系列TU35-D410-021GPS模块。可选的：所述鉴相器是选用飞利浦公司型号为74HCT9046AIC的电流型鉴相器。可选的，所述晶体振荡器包括：起振振子电路，与所述温度补偿器连接；热敏电阻，与所述起振振子电路连接；变容二极管组，与所述起振振子电路连接；其中，通过所述热敏电阻的阻值变化和所述变容二极管组的容值变化，以抵消或者消减振荡频率的温度漂移。可选的，所述变容二极管组包括：第一变容二极管；第二变容二极管；第三变容二极管；其中，所述第一变容二极管、所述第二变容二极管、第三变容二极管分别与所述起振振子电路连接，并由所述第一变容二极管接收来自鉴相器的GPS纠偏信号对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿，由所述第二变容二极管接收来自所述温度补偿器的桥式压差信号对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿，由所述第三变容二极管接收来自量子系统的量子纠偏信号对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿。可选的，所述温度补偿器包括：桥路测温电路；第一电压跟随器，与所述桥路测温电路连接；第二电压跟随器，与所述桥路测温电路连接；差分放大器，分别与所述第一电压跟随器、第二电压跟随器连接；增益线性调节电路，分别与所述差分放大器和所述微控制器连接；其中，通过增益线性调节电路获取温度补偿电压，并传输至所述微控制器后，由所述第二变容二极管根据所述温度补偿电压对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿。本专利技术提供了一种用于时间基准的方法，所述方法包括：产生振荡信号；对所述振荡信号选频放大及信号整形后获得第一频率信号；将来自GPS天线的第二频率信号，与所述第一频率信号进行鉴相，获得GPS纠偏信号；依据所述GPS纠偏信号调整所述振荡信号的频率，以对晶体振子的非线性频率漂移进行一次补偿；检测用于产生所述振荡信号的信号源的工作环境温度参数，依据所述工作环境温度参数得到桥式压差信号，并依据所述桥式压差信号对晶体振子的非线性频率漂移进行二次补偿；将所述第一频率信号输送至量子系统处理，以获取量子纠偏信号，并依据所述量子纠偏信号对晶体振子的输出频率进行纠偏。可选的：所述第一频率信号的频率是10KHz；和/或，所述第二频率信号的频率是10KHz。本专利技术提供了一种用于时间基准的装置，所述装置包括：振荡信号产生模块，用于产生振荡信号；第一频率信号获取模块，用于对所述振荡信号选频放大及信号整形后获得第一频率信号；GPS纠偏信号获取模块，用于将来自GPS天线的第二频率信号，与所述第一频率信号进行鉴相，获得GPS纠偏信号；一次补偿模块，用于依据所述GPS纠偏信号调整所述振荡信号的频率，以对晶体振子的非线性频率漂移进行一次补偿；二次补偿模块，用于检测用于产生所述振荡信号的信号源的工作环境温度参数，依据所述工作环境温度参数得到桥式压差信号，并依据所述桥式压差信号对晶体振子的非线性频率漂移进行二次补偿；纠偏模块，用于将所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时间基准的系统，其特征在于，包括：晶体振荡器，用于产生振荡信号；信号处理器，所述信号处理器包括：选频放大器，所述选频放大器的输入端与所述晶体振荡器连接，接收所述振荡信号并选频放大；信号整形电路，所述信号整形电路与所述选频放大器的输出端连接，以对经选频放大后的所述振荡信号进行信号整形，获取第一频率信号；隔离放大器，所述隔离放大器的输入端与所述信号整形电路连接，将所述第一频率信号至少输送至以下接收器：量子系统、分频器；GPS接收机，用于接收来自GPS天线的频率信号，获取第二频率信号；鉴相器，分别与所述GPS接收机和所述分频器连接，接收并比较所述第一频率信号和所述第二频率信号之间的相位差，以产生GPS纠偏信号；环路滤波器，分别与所述鉴相器和所述晶体振荡器连接，以根据所述GPS纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行一次调节；温度补偿器，所述温度补偿器分布在所述晶体振荡器的外围部位，并检测所述晶体振荡器的工作环境温度变化产生桥式压差信号；微控制器，所述微控制器分别与所述量子系统、所述晶体振荡器和所述温度补偿器连接，以根据所接收的量子纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行二次调节，和根据所接收的桥式压差信号对所述晶体振荡器的频率进行三次调节。...

【技术特征摘要】
1.一种时间基准的系统，其特征在于，包括：
晶体振荡器，用于产生振荡信号；
信号处理器，所述信号处理器包括：
选频放大器，所述选频放大器的输入端与所述晶体振荡器连接，接
收所述振荡信号并选频放大；
信号整形电路，所述信号整形电路与所述选频放大器的输出端连接，
以对经选频放大后的所述振荡信号进行信号整形，获取第一频率信号；
隔离放大器，所述隔离放大器的输入端与所述信号整形电路连接，
将所述第一频率信号至少输送至以下接收器：量子系统、分频器；
GPS接收机，用于接收来自GPS天线的频率信号，获取第二频率信号；
鉴相器，分别与所述GPS接收机和所述分频器连接，接收并比较所述第
一频率信号和所述第二频率信号之间的相位差，以产生GPS纠偏信号；
环路滤波器，分别与所述鉴相器和所述晶体振荡器连接，以根据所述GPS
纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行一次调节；
温度补偿器，所述温度补偿器分布在所述晶体振荡器的外围部位，并检
测所述晶体振荡器的工作环境温度变化产生桥式压差信号；
微控制器，所述微控制器分别与所述量子系统、所述晶体振荡器和所述
温度补偿器连接，以根据所接收的量子纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进
行二次调节，和根据所接收的桥式压差信号对所述晶体振荡器的频率进行三
次调节。
2.一种时间基准的设备，其特征在于，包括：
GPS接收机，用于接收来自GPS天线的频率信号，获取第二频率信号；
鉴相器，分别与GPS接收机和分频器连接，接收并比较由晶体振荡器产
生的第一频率信号和所述第二频率信号之间的相位差，以产生GPS纠偏信号；
环路滤波器，分别与所述鉴相器和所述晶体振荡器连接，以根据所述GPS
纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行一次调节；
温度补偿器，所述温度补偿器分布在所述晶体振荡器的外围部位，并根
据所述晶体振荡器的工作环境温度变化产生桥式压差信号；
微控制器，所述微控制器分别与量子系统、所述晶体振荡器和所述温度
补偿器连接，以根据所接收的量子纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行二
次调节，和所根据所述接收的桥式压差信号对所述晶体振荡器的频率进行三
次调节。
3.如权利要求2所述的时间基准的设备，其特征在于：
所述GPS接收机至少包括NAVMAN公司的Jupiter12系列
TU35-D410-021GPS模块。
4.如权利要求2所述的时间基准的设备，其特征在于：
所述鉴相器是选用飞利浦公司型号为74HCT9046AIC的电流型鉴相器。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述晶体振荡器包括：
起振振子电路，与所述温度补偿器连接；
热敏电阻，与所述起振振子电路连接；
变容二极管组，与所述起振振子电路连接；
其中，通过所述热敏电阻的阻值变化和所述变容二极管组的容值变化，
以抵消或者消减振荡频率的温度漂移。
6.如权利要求5所述的设...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯群，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42