晶振快速驯服和保持算法设计制造技术

本发明专利技术公开了一种晶振快速驯服和保持算法设计，包括拟合、跟踪、保持三个阶段，将拟合估计、环路滤波器逐级带宽切换算法应用于晶振驯服和保持，能快速驯服晶振相位，使频率快速达到稳定，同时获得较高频率准确度和稳定度；经一段时间驯服后，失去外部标准信号后的保持过程中，输出的相位与频率也能维持较高的精度。

Fast tame and hold algorithm design of crystal oscillator

The invention discloses a crystal oscillator tame and keep fast algorithm design, including fitting, tracking, and maintain the three stage, the fitting estimation, loop filter by bandwidth switching algorithm is applied to the crystal oscillator tame and maintain a rapid tdc-gp1 phase, the fast frequency reached steady, and obtain high frequency stability and accuracy; after a period of time remained tamed, the loss of external standard signal, phase and frequency of output can also maintain high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
晶振快速驯服和保持算法设计
本专利技术属于时间频率系统、守授时设备内的晶振算计
，尤其涉及一种晶振快速驯服和保持算法设计。
技术介绍
现有的时间频率系统、守授时设备内的晶振驯服算法多为固定锁相环实现，保持算法通常为维持测量失效前的晶振控制状态。采用传统的驯服和保持算法存在以下缺陷：驯服算法中如果环路带宽较宽，则最终频率准确度差，如果环路带宽较窄，则初期相位震荡大且驯服稳定时间长；保持算法中无法消除晶振的频率漂移，由于晶振的频率漂移，保持算法的相位偏移正比于保持时间的平方，故相位偏移(与标准时间的时差)增长很快。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种晶振快速驯服和保持算法设计。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种晶振快速驯服和保持算法设计，包括以下步骤：S0：拟合阶段，先存储一段连续时差测量数据到拟合数组，再经最小二乘拟合得到当前时差和频差，最后调整一次时差并控制晶振频率，使残余时差接近零，使晶振频率接近标准频率；S1：跟踪阶段，采用数字环路滤波器逐级带宽切换方法，从宽带宽到窄带宽逐步提高晶振频率的准确度和稳定度，同时执行滑动平均拟合得到频率变化率；S2：保持阶段，使用跟踪阶段中得到的频率变化率进行外推，以部分消除晶振频率漂移的影响，使相位偏移正比于保持时间。进一步地，步骤S0的具体操作步骤如下：S01：判断时差测量数据是否有效，如果无效，则保持计数器清零并跳转至步骤S2，如果有效，则继续执行步骤S02；S02：将时差测量数据存入拟合数组，拟合计数器增1；S03：判断拟合计数器的大小，如果拟合计数器小于完成拟合阶段需要连续有效数据的个数，则跳转至步骤S01并开始判断下一个时差测量数据，如果拟合计数器大于或等于完成拟合阶段需要连续有效数据的个数，则继续执行步骤S04；S04：采用最小二乘法对拟合数组进行拟合计算，得到当前时差和频差；S05：一次调整时差，并控制晶振频率，使残余时差接近零，使晶振频率接近标准频率；S06：将跟踪计数器清零，将当前数字环路滤波器置为数字环路滤波器[0]，滑动平均数据的计数清零，频率变化率置无效。进一步地，步骤S1的具体操作步骤如下：S11：判断时差测量数据是否有效，如果无效，则保持计数器清零并跳转至步骤S2，如果有效，则继续执行步骤S12；S12：跟踪计数器增1，判断跟踪计数器的大小，如果达到带宽切换预定计数值，则切换数字环路滤波器带宽，然后继续执行步骤S13，如果没有达到带宽切换预定计数值，则直接执行步骤S13；S13：将时差测量数据输入数字环路滤波器，使用当前滤波器参数做数字滤波计算并输出晶振频率控制值；S14：控制晶振频率，判断滑动平均数据的计数大小，如果小于滑动平均的有效长度，则继续执行步骤S15，如果不小于滑动平均的有效长度，则跳转至步骤S17；S15：滑动平均数据的计数增1，将晶振频率值存入滑动平均数据存储数组；S16：判断滑动平均数据的计数大小，如果等于滑动平均的有效长度，则频率变化率置有效，并跳转至步骤S18，如果不等于滑动平均的有效长度，则跳转至步骤S11并开始判断下一个时差测量数据；S17：将滑动平均数据存储数组中最旧的数据替换为当前晶振频率控制值；S18：定义滑动平均的有效长度为M，使用滑动平均数据存储数组中最新的M个数据执行滑动平均拟合计算频率变化率。进一步地，步骤S2的具体操作步骤如下：S21：判断时差测量数据是否有效，如果有效，则拟合计数器清零，并跳转至步骤S0，如果无效，则保持计数器增1；S22：判断保持计数器的大小，如果达到进行连续外推的最大次数，则跳转至步骤S21并开始判断下一个时差测量数据，如果没有达到进行连续外推的最大次数，则继续执行步骤S23；S23：判断频率变化率是否有效，如果无效，则跳转至步骤S21并开始判断下一个时差测量数据，如果有效，则继续执行步骤S24；S24：使用跟踪阶段中得到的频率变化率外推当前晶振频率控制值，控制晶振频率，之后跳转至步骤S21并开始判断下一个时差测量数据。本专利技术的有益效果在于：本专利将拟合估计、环路滤波器逐级带宽切换算法应用于晶振驯服和保持，能快速驯服晶振相位，使频率快速达到稳定，同时获得较高频率准确度和稳定度；经一段时间驯服后，失去外部标准信号后的保持过程中，输出的相位与频率也能维持较高的精度。附图说明图1是本专利技术中拟合、跟踪和保持三个阶段的状态转移过程示意图；图2是本专利技术中拟合阶段的流程图；图3是本专利技术中跟踪阶段的流程图；图4是本专利技术中保持阶段的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：实施例：首先定义符号，如表1所示：表1符号说明本专利技术所述晶振快速驯服和保持算法设计，主要分为拟合、跟踪和保持三个阶段，三个阶段的状态转移过程如图1所示。S0拟合阶段先存储一段连续时差测量数据到拟合数组，再经最小二乘拟合得到当前时差和频差，最后调整一次时差并控制晶振频率，使残余时差接近零，使晶振频率接近标准频率。S1跟踪阶段采用数字环路滤波器逐级带宽切换方法，从宽带宽到窄带宽逐步提高晶振频率的准确度和稳定度，同时执行滑动平均拟合得到频率变化率。S2保持阶段使用跟踪阶段中得到的频率变化率进行外推，以部分消除晶振频率漂移的影响，使相位偏移正比于保持时间。如图2所示，拟合阶段的具体操作过程如下：S01：判断时差测量数据dt是否有效，如果无效，则保持计数器counter2清零，counter2＝0，转入保持阶段S2，如果有效，则继续执行步骤S02；S02：将时差测量数据dt存入拟合数组，a[counter0]＝dt，拟合计数器counter0增1；S03：判断拟合计数器counter0的大小，如果counter0＜N0，则跳转至步骤S01并开始判断下一个时差测量数据，如果counter0≥N0，则继续执行步骤S04；S04：采用最小二乘法对拟合数组a[]进行拟合计算，得到当前时差Δt和频差Δf；S05：一次调整时差Δt，并控制晶振频率f，使残余时差接近零，使晶振频率接近标准频率，f＝f-Δf；S06：将跟踪计数器counter1清零，counter1＝0，将当前数字环路滤波器置为数字环路滤波器[0]，CurParam＝ParamArray[0]，滑动平均数据的计数清零，mc＝0，频率变化率df置无效，即dfValid为假。如图3所示，跟踪阶段的具体操作过程如下：S11：判断时差测量数据dt是否有效，如果无效，则保持计数器counter2清零，counter2＝0，转入保持阶段S2，如果有效，则继续执行步骤S12；S12：跟踪计数器counter1增1，判断跟踪计数器counter1是否达到带宽切换预定计数值，如果counter1等于VArray[i]，则切换数字环路滤波器带宽，CurParam＝ParamArray[i]，继续执行步骤S13，如果counter1不等于VArray[i]，则直接执行步骤S13；S13：将时差测量数据dt输入数字环路滤波器，使用当前滤波器参数CurParam做数字滤波计算并输出晶振频率控制值f；S14：控制晶振频率f，判断滑动平均数据的计数mc的大小，如果mc＜M，则继续执行步骤S15，如果mc≮M，则跳转至步骤S17；S15：滑动平均数据的计数mc本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶振快速驯服和保持算法设计，其特征在于，包括以下步骤：S0：拟合阶段，先存储一段连续时差测量数据到拟合数组，再经最小二乘拟合得到当前时差和频差，最后调整一次时差并控制晶振频率，使残余时差接近零，使晶振频率接近标准频率；S1：跟踪阶段，采用数字环路滤波器逐级带宽切换方法，从宽带宽到窄带宽逐步提高晶振频率的准确度和稳定度，同时执行滑动平均拟合得到频率变化率；S2：保持阶段，使用跟踪阶段中得到的频率变化率进行外推，以部分消除晶振频率漂移的影响，使相位偏移正比于保持时间。

【技术特征摘要】
1.一种晶振快速驯服和保持算法设计，其特征在于，包括以下步骤：S0：拟合阶段，先存储一段连续时差测量数据到拟合数组，再经最小二乘拟合得到当前时差和频差，最后调整一次时差并控制晶振频率，使残余时差接近零，使晶振频率接近标准频率；S1：跟踪阶段，采用数字环路滤波器逐级带宽切换方法，从宽带宽到窄带宽逐步提高晶振频率的准确度和稳定度，同时执行滑动平均拟合得到频率变化率；S2：保持阶段，使用跟踪阶段中得到的频率变化率进行外推，以部分消除晶振频率漂移的影响，使相位偏移正比于保持时间。2.根据权利要求1所述的晶振快速驯服和保持算法设计，其特征在于，步骤S0的具体操作步骤如下：S01：判断时差测量数据是否有效，如果无效，则保持计数器清零并跳转至步骤S2，如果有效，则继续执行步骤S02；S02：将时差测量数据存入拟合数组，拟合计数器增1；S03：判断拟合计数器的大小，如果拟合计数器小于完成拟合阶段需要连续有效数据的个数，则跳转至步骤S01并开始判断下一个时差测量数据，如果拟合计数器大于或等于完成拟合阶段需要连续有效数据的个数，则继续执行步骤S04；S04：采用最小二乘法对拟合数组进行拟合计算，得到当前时差和频差；S05：一次调整时差，并控制晶振频率，使残余时差接近零，使晶振频率接近标准频率；S06：将跟踪计数器清零，将当前数字环路滤波器置为数字环路滤波器[0]，滑动平均数据的计数清零，频率变化率置无效。3.根据权利要求1所述的晶振快速驯服和保持算法设计，其特征在于，步骤S1的具体操作步骤如下：S11：判断时差测量数据是否有效，如果无效，则保持计数器清零并跳转至步骤S2，如果有效，则继续执行步骤S12；S12：跟踪计数器增1，判断跟...

【专利技术属性】
技术研发人员：向荣，覃光全，杨龚甫，
申请(专利权)人：成都盟升电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51