一种同步时钟装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种同步时钟装置，包括：定位模块，接收来自定位服务系统的定位信号，基于定位信号生成同步信号源；数字频率综合器，锁定所述同步信号源；恒温晶体振荡器，给数字频率综合器提供原始系统时钟信号；现场可编程门阵列，在定位信号丢失的时间段内，输出驱动数字频率综合器中的DDS的预测频率调节字，直至重新找回定位信号；在未接收到同步信号源之前，向DDS提供驱动DDS的预设频率调节字，在存在同步信号源的时间段内，在同步信号源的作用下输出驱动DDS的第一频率调节字；数字频率综合器输出根据频率调节字第一目标时钟信号。解决了现有技术中同步时钟装置在GPS模块丢失后输出时钟信号不准确的技术问题。

A synchronous clock device

The invention discloses a synchronous clock device, which comprises a positioning module which receives a positioning signal from a positioning service system and generates a synchronous signal source based on the positioning signal; a digital frequency synthesizer, which locks the synchronous signal source; a thermostatic crystal oscillator, which provides the original system clock signal to a digital frequency synthesizer; and a digital frequency synthesizer. The field programmable gate array outputs the predictive frequency modulation word of the DDS driving the digital frequency synthesizer during the time period when the positioning signal is lost until the positioning signal is retrieved; the DDS is provided with the preset frequency modulation word of the driving DDS before the synchronous signal source is received; during the time period when the synchronous signal source is present, the DDS is provided with the preset frequency modulation word of the driving DDS until the positioning signal is retrieved. Under the action of synchronous signal source, the first frequency modulation word driving DDS is output; the digital frequency synthesizer outputs the first target clock signal according to the frequency modulation word. The invention solves the technical problem that the synchronous clock device outputs inaccurate clock signals after the GPS module is lost in the prior art.

【技术实现步骤摘要】
一种同步时钟装置
本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及一种同步时钟装置。
技术介绍
对于TDD(Time-divisionDuplex，时分双工)模式下的无线通信系统而言，精确的时钟同步对系统的功能的实现以及性能的提升至关重要。系统的同步主要包括基站与控制器之间，基站与基站之间，基站与终端之间的同步。例如：对于TD-LTE(TimeDivisionLongTermEvolution，分时长期演进)基站而言，所有基站都需要满足时间同步精度为3us，频率精度为0.05ppm。目前关于同步技术的方案为通过GPS模块，接收卫星上的1PPS信号，然后通过该卫星上的1PPS信号与本地的OCXO(OvenControlledCrystalOscillator，恒温晶体振荡器)恒温晶振分频产生的1PPS信号在数字芯片内部进行数字鉴频鉴相处理，通过内部的累加器进行滑动平均处理仿照锁相环内部滤波原理输出，该输出数据用来装换成DAC输入所需的校正值，经DAC输出后控制本地的OCXO的压控端调节OCXO的时钟频率，通过该数字锁相环路，利用GPS接收下来的1PPS信号来校正本地的OCXO晶振随时间和温度的偏移。当GPS信号丢失后则保持最后一次的操作值，由于当GPS信号丢失后则保持最后一次的操作值，使得在定位信号丢失后，输出时钟信号会由于随时间和温度的偏移越来越不准确。
技术实现思路
本专利技术实施例通过提供一种同步时钟装置，解决了现有技术中同步时钟装置在GPS模块丢失后输出时钟信号不准确的技术问题。本专利技术实施例提供的一种同步时钟装置，包括：定位模块，用于接收来自定位服务系统的定位信号，基于所述定位信号生成同步信号源；数字频率综合器，用于锁定所述同步信号源；恒温晶体振荡器OCXO，用于给所述数字频率综合器提供原始系统时钟信号；现场可编程门阵列，用于在所述定位信号丢失的时间段内，输出驱动所述数字频率综合器中直接数字式频率合成器DDS的预测频率调节字，直至重新找回所述定位信号；其中，在未接收到所述同步信号源之前，向所述DDS提供驱动所述DDS的预设频率调节字，在存在所述同步信号源的时间段内，在所述同步信号源的作用下输出驱动所述DDS的第一频率调节字；所述数字频率综合器，还用于在未接收到所述同步信号源之前，根据所述预设频率调节字向外输出第一目标时钟信号，在存在所述同步信号源的时间段内，根据所述第一频率调节字向外输出所述第一目标时钟信号，以及在所述同步信号源不可用的时间段内，根据所述预测频率调节字向外输出所述第一目标时钟信号。可选的，所述定位模块包括：M种定位服务系统的接收机单元，用于同时接收所述M种定位服务系统各自的定位信号，M为大于1的整数；信号选择单元，用于根据优先级选择策略从所述M种定位服务系统各自的定位信号中选择一个定位信号，确定为所述同步信号源。可选的，所述M种定位服务系统的接收机单元包括：GPS信号接收单元和北斗信号接收单元；所述GPS信号接收单元，用于接收GPS定位信号；所述北斗信号接收单元，用于接收北斗定位信号；所述信号选择单元，用于默认将所述GPS定位信号作为同步信号源，在接收到的所述GPS定位信号不可用时，切换至所述北斗定位信号作为同步信号源，直至所述GPS定位信号的信号质量回复至预设数值以上，且所述GPS定位信号的信号质量超过所述北斗信号接收单元所接收到的北斗定位信号的最大信号灵敏度时，则切换回所述GPS定位信号为所述同步信号源，如果所述GPS定位信号和所述北斗定位信号均不可用，则进入保持阶段直至满足退出保持阶段的条件。可选的，所述数字频率综合器，还包括：鉴频鉴相器，用于对所述同步信号源进行鉴频鉴相处理，生成所述同步信号源的偏差量；环路滤波器，用于对所述偏差量进行滤波处理，得到滤波后偏差量；频率调节字处理器，用于根据所述滤波后偏差量处理生成所述第一频率调节字；内部锁相环，用于对所述OCXO提供的原始系统时钟信号进行变频，生成目标系统时钟信号，所述目标系统时钟信号提供给所述鉴频鉴相器，使得所述鉴频鉴相器基于所述目标系统时钟信号对所述同步信号源进行鉴频鉴相处理；所述DDS，用于：在未接收到所述定位信号之前根据所述预设频率调节字和所述目标系统时钟信号生成混合时钟信号；在存在所述定位信号的时间段内，根据所述第一频率调节字和所述目标系统时钟信号输出所述混合时钟信号，在所述定位信号不可用的时间段内，根据预测频率调节字和所述目标系统时钟信号输出所述混合时钟信号。时钟分配输出部分，用于将所述DDS输出的混合时钟信号进行分配，获得向外输出的所述第一目标时钟信号，以及提供给所述现场可编程门阵列的第二目标时钟信号。可选的，在所述同步信号源存在时，所述现场可编程门阵列基于卡尔曼滤波算法模型对所述OCXO的漂移行为进行学习，得到学习数据；在所述同步信号源丢失的时间段内，所述现场可编程门阵列根据所述学习数据对所述OCXO进行漂移预测，得到漂移预测结果；所述现场可编程门阵列根据所述漂移预测结果控制输出所述预测频率调节字，根据所述预测频率调节字驱动所述DDS，直至重新找回所述同步信号源。可选的，所述现场可编程门阵列包括：第一低通滤波器、第二低通滤波器、减法器、第三低通滤波器、第一滑动平均单元、第二滑动平均单元、卡尔曼时间老化模型、卡尔曼温度漂移模型、滤波器延时补偿、加法器；在所述同步信号源存在时，基于卡尔曼滤波算法模型对所述OCXO的漂移行为进行学习，得到学习数据，具体为：所述第一低通滤波器，用于：在所述内部锁相环稳定后，从所述DDS逐秒读取的所述第一频率调节字中，滤出所述OCXO的频率随时间和温度变化的总变化值；所述第二低通滤波器，用于：从所述总变化值中滤出所述OCXO的频率随时间老化的第一漂移值；所述减法器，用于将所述总变化值减去所述第一漂移值，得出所述OCXO的频率随温度变化的第二漂移值；所述第三低通滤波器，用于对所述第二漂移值进行滤波；所述第一滑动平均单元，用于对所述第一漂移值进行滑动平均计算，得到第一平均后漂移值；所述第二滑动平均单元，用于对所述第二漂移值进行滑动平均计算，得到第二平均后漂移值；所述卡尔曼时间老化模型，用于基于所述第一平均后漂移值进行训练，得到第一部分学习数据；所述卡尔曼温度漂移模型，用于基于所述第二平均后漂移值进行训练，得到第二部分学习数据；根据所述学习数据对所述OCXO进行漂移预测，得到漂移预测结果，具体为：在所述同步信号源丢失时，切断从所述DDS读取所述第一频率调节字的过程；所述滤波器延时补偿，用于对所述第二部分学习数据进行延时补偿，得到延时补偿后学习数据；所述加法器，用于将所述延时补偿后学习数据与所述第一部分学习数据、以及所述初始获得的第一频率调节字进行叠加，得到所述漂移预测结果；可选的，所述同步时钟装置还包括：温度传感器，用于控制输入温度基准至所述卡尔曼温度漂移模型，使得所述卡尔曼温度漂移模型以所述基准温度进行所述第一平均后漂移值的训练。可选的，所述卡尔曼时间老化模型，具体用于：以所述第二目标时钟信号为时间基准，进行对所述第二平均后漂移值的训练。可选的，所述目标系统时钟信号的频率具体为：1PPS；所述第一目标时钟信号的频率具体为：10M；所述第二目标时钟信号的频率具体为：1PPS；所述同步信号源的频率具体为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同步时钟装置，其特征在于，包括：定位模块，用于接收来自定位服务系统的定位信号，基于所述定位信号生成同步信号源；数字频率综合器，用于锁定所述同步信号源；恒温晶体振荡器OCXO，用于给所述数字频率综合器提供原始系统时钟信号；现场可编程门阵列，用于在所述定位信号丢失的时间段内，输出驱动所述数字频率综合器中直接数字式频率合成器DDS的预测频率调节字，直至重新找回所述定位信号；其中，在未接收到所述同步信号源之前，向所述DDS提供驱动所述DDS的预设频率调节字，在存在所述同步信号源的时间段内，在所述同步信号源的作用下输出驱动所述DDS的第一频率调节字；所述数字频率综合器，还用于在未接收到所述同步信号源之前，根据所述预设频率调节字向外输出第一目标时钟信号，在存在所述同步信号源的时间段内，根据所述第一频率调节字向外输出所述第一目标时钟信号，以及在所述同步信号源不可用的时间段内，根据所述预测频率调节字向外输出所述第一目标时钟信号。

【技术特征摘要】
1.一种同步时钟装置，其特征在于，包括：定位模块，用于接收来自定位服务系统的定位信号，基于所述定位信号生成同步信号源；数字频率综合器，用于锁定所述同步信号源；恒温晶体振荡器OCXO，用于给所述数字频率综合器提供原始系统时钟信号；现场可编程门阵列，用于在所述定位信号丢失的时间段内，输出驱动所述数字频率综合器中直接数字式频率合成器DDS的预测频率调节字，直至重新找回所述定位信号；其中，在未接收到所述同步信号源之前，向所述DDS提供驱动所述DDS的预设频率调节字，在存在所述同步信号源的时间段内，在所述同步信号源的作用下输出驱动所述DDS的第一频率调节字；所述数字频率综合器，还用于在未接收到所述同步信号源之前，根据所述预设频率调节字向外输出第一目标时钟信号，在存在所述同步信号源的时间段内，根据所述第一频率调节字向外输出所述第一目标时钟信号，以及在所述同步信号源不可用的时间段内，根据所述预测频率调节字向外输出所述第一目标时钟信号。2.如权利要求1所述的同步时钟装置，其特征在于，所述定位模块包括：M种定位服务系统的接收机单元，用于同时接收所述M种定位服务系统各自的定位信号，M为大于1的整数；信号选择单元，用于根据优先级选择策略从所述M种定位服务系统各自的定位信号中选择一个定位信号，确定为所述同步信号源。3.如权利要求2所述的同步时钟装置，其特征在于，所述M种定位服务系统的接收机单元包括：GPS信号接收单元和北斗信号接收单元；所述GPS信号接收单元，用于接收GPS定位信号；所述北斗信号接收单元，用于接收北斗定位信号；所述信号选择单元，用于默认将所述GPS定位信号作为同步信号源，在接收到的所述GPS定位信号不可用时，切换至所述北斗定位信号作为同步信号源，直至所述GPS定位信号的信号质量回复至预设数值以上，且所述GPS定位信号的信号质量超过所述北斗信号接收单元所接收到的北斗定位信号的最大信号灵敏度时，则切换回所述GPS定位信号为所述同步信号源，如果所述GPS定位信号和所述北斗定位信号均不可用，则进入保持阶段直至满足退出保持阶段的条件。4.如权利要求2所述的同步时钟装置，其特征在于，所述数字频率综合器，还包括：鉴频鉴相器，用于对所述同步信号源进行鉴频鉴相处理，生成所述同步信号源的偏差量；环路滤波器，用于对所述偏差量进行滤波处理，得到滤波后偏差量；频率调节字处理器，用于根据所述滤波后偏差量处理生成所述第一频率调节字；内部锁相环，用于对所述OCXO提供的原始系统时钟信号进行变频，生成目标系统时钟信号，所述目标系统时钟信号提供给所述鉴频鉴相器，使得所述鉴频鉴相器基于所述目标系统时钟信号对所述同步信号源进行鉴频鉴相处理；所述DDS，用于：在未接收到所述定位信号之前根据所述预设频率调节字和所述目标系统时钟信号生成混合时钟信号；在存在所述定位信号的时间段内，根据所述第一频率调节字和所述目标系统时钟信号输出所述混合时钟信号，在所述定位信号不可用的时间段内，根据预测频率调节字和所述目标系统时钟信号输出所述混合时钟信号；时钟分配输出部分，用于将所述DDS输出的混合时钟信号进行分配，获得向外输出的所述第一目标时...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴鹏飞，柴旭荣，邱昕，慕福奇，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11