时频检测设备制造技术

本实用新型专利技术公开了时频检测设备，包括时频源自主标定系统、时间信号测试系统、频率信号测试系统与数据传输系统；本实用新型专利技术的有益效果在于：本实用新型专利技术时频检测设备融合时间测量和频率测量功能，测量噪声小、精度高、稳定性强，采用高精度的参考源，以实现对被测信号的有效测量；该设备能够实现便携式检测设备，结构简单可靠，能够满足绝大部分工程应用场景中对频率的测量要求。

【技术实现步骤摘要】
时频检测设备
本技术属于时频检测
，尤其涉及时频检测设备。
技术介绍
时间信号和频率信号是当前所有电子系统的最基本要素，所有程序、动作、指令均依赖于两者得以有序进行。随着国家大力推进时频体系建设，各类时间频率类设备得到广泛应用。如何对该类设备的功能、性能参数进行快捷有效的测量、标定、校准成为一个突出问题。被检设备通常需要以实物的形式送至检验机构，或者检验机构携带众多参测设备下厂校准；与此同时，检测设备种类、体积也较为复杂。这在很大程度上影响了检验效率，间接提升了被校单位的时间成本、资金成本和人力成本，造成了社会资源浪费。
技术实现思路
本技术的目的就在于为了解决上述问题而提供时频检测设备，包括时频源自主标定系统、时间信号测试系统、频率信号测试系统与数据传输系统；所述时频源自主标定系统包括定位数据接收机、时间标定单元、频率标定单元与原子钟；所述时间信号测试系统用于时差测量、时间信号精度及完整度测量；所述频率信号测试系统用于外部信号准确度与稳定度测量；所述数据传输系统用于处理并输出设备测试数据；所述定位数据接收机与所述频率标定单元输入端、所述时间标定单元输入端相连；所述时间标定单元、频率标定单元分别与所述原子钟相连；所述时间标定单元与所述时间信号测试系统相连；所述原子钟与所述频率信号测试系统相连；所述时间信号测试系统、频率信号测试系统分别与所述数据传输系统相连。本技术通过以下技术方案来实现上述目的：本技术的有益效果在于：本技术时频检测设备融合时间测量和频率测量功能，测量噪声小、精度高、稳定性强，采用高精度的参考源，以实现对被测信号的有效测量；该设备能够实现便携式检测设备，结构简单可靠，能够满足绝大部分工程应用场景中对频率的测量要求。附图说明图1是本技术的系统图；图2是时间标定单元的原理图；图3是频率标定单元的原理图；图4是时间信号测试系统的原理图；图5是频率信号测试系统的原理图；图6是数据传输系统的原理图；图7是频率精度的仿真图；图8是时间精度的仿真图；图9是频率测量分辨率的仿真图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明：如附图1所示，本技术时频检测设备，包括时频源自主标定系统、时间信号测试系统、频率信号测试系统与数据传输系统；所述时频源自主标定系统包括定位数据接收机、时间标定单元、频率标定单元与原子钟；所述时间信号测试系统用于时差测量、时间信号精度及完整度测量；所述频率信号测试系统用于外部信号准确度与稳定度测量；所述数据传输系统用于处理并输出设备测试数据；所述定位数据接收机与所述频率标定单元输入端、所述时间标定单元输入端相连；所述时间标定单元、频率标定单元分别与所述原子钟相连；所述时间标定单元与所述时间信号测试系统相连；所述原子钟与所述频率信号测试系统相连；所述时间信号测试系统、频率信号测试系统分别与所述数据传输系统相连。进一步的，所述时间标定单元包括第一时差测量模块、第一时频处理模块、数据处理单元与相位微调器；所述第一时差测量模块、相位微调器分别与第一时频处理模块相连；所述第一时频处理模块与所述原子钟、所述定位数据接收机、所述数据处理单元相连；所述数据处理单元与所述定位数据接收机相连。进一步的，所述频率标定单元包括与所述原子钟、所述定位数据接收机相连的第二时频处理模块。进一步的，所述时间信号测试系统包括第三时频处理模块、第二时差测量模块、时码比对模块、时码解码模块与B码解码模块；所述时码解码模块与B码解码模块分别与时码比对模块相连；所述时码比对模块、第二时差测量模块分别与所述第三时频处理模块相连。进一步的，所述频率信号测试系统包括第一模数转换器、第二模数转换器、第一混频器、第二混频器、本振源、第一低通滤波器、第二低通滤波器、比相器、准确度计算模块与稳定度计算模块；所述第一模数转换器、第一混频器、第一低通滤波器依次相连；所述第二模数转换器、第二混频器、第二低通滤波器依次相连；所述本振源分别与第一混频器、第二混频器相连；所述第一低通滤波器输出端、第二低通滤波器输出端分别与所述比相器输入端相连；所述比相器输出端与所述准确度计算模块、稳定度处理模块相连；所述准确度计算模块、稳定度处理模块分别与所述数据传输系统相连。进一步的，如附图6所示，所述数据传输系统包括数据处理器、时间数据串行接口、频率数据串行接口与网口芯片；所述数据处理器输入端分别与所述时间信号测试系统、频率信号测试系统相连；所述数据处理器输出端分别与所述时间数据串行接口、频率数据串行接口与网口芯片相连。时频源自主标定系统用于对设备的时间基准和频率基准进行标定并校准。从而使设备具有足够精度的参考源，以实现对被测信号的有效测量。原子钟采用铷原子钟；定位数据接收机采用基于全球导航定位系统如北斗、GPS、格罗拉斯、伽利略等定位系统的GNSS接收机。如附图2所示，时间标定单元设置高性能原子钟，利用原子钟的中短期稳定度好的特点可对接收机时间进行平滑，抑制短时波动，能够实现对电离层、对流层、多径效应等造成的系统偏差进行抑制；能够获得优于10ns的定时精度。GNSS接收机输出1PPS秒脉冲漂移特性溯源于地面原子钟组，具有长期稳定性好的特点。如附图3所示，频率标定单元通过对原子钟钟漂测量、修正，能够实现原子钟频率校准。本技术的准确度1小时可校准至1e(-11)量级，24小时可校准至1e(-12)量级，满足绝大部分测试场景的要求。如附图4所示，时间信号测试系统以设备内部时间为基准，完成外部被测1PPS信号和本地1PPS信号的时差测量并记录，与外部1PPS+TOD信息是否完好、是否连续、是否准确的判断，以及外部IRIG-B码解码。如附图5所示，频率信号测试系统以设备内部频率信号为基准，完成对外部输入10MHz准确度、稳定度的测量。通过公共振荡器输出能够获得低频差拍信号。以10MHz信号输入为例，频率可选取9.999MHz，从而可得到1KHz的差拍信号。误差倍增因子A＝104。目前工程上实际时差测量水平可达到1ns即1e(-9)s左右，因此经过误差倍增后，对应的等效相位测量分辨率将达到1e(-13)水平。本设备频率准确度的分辨率为1e(-13)量级，对应秒级稳定度也在e(-13)量级，满足绝大部分工程应用场景中对频率的测量要求。如附图7所示为频率基准校准的仿真图，横轴为时间，纵轴为频率，频率均值达到2.34e(-13)Hz；如附图8所示为本机时间与标准UTC时间的同步精度的仿真图，横轴为；如附图9所示频率测量分辨率的仿真图，横轴为时间，纵轴为频率方差；该时频检测设备频率测量精度可达e(-14)量级。数据传输系统用于实时输出设备内部测试数据，输出接口兼容网口和串口。本技术时频检测设备融合时间测量和频率测量功能，测量噪声小、精度高、稳定性强，采用高精度的参考源，以实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.时频检测设备，其特征在于，包括时频源自主标定系统、时间信号测试系统、频率信号测试系统与数据传输系统；/n所述时频源自主标定系统包括定位数据接收机、时间标定单元、频率标定单元与原子钟；/n所述时间信号测试系统用于时差测量、时间信号精度及完整度测量；/n所述频率信号测试系统用于外部信号准确度与稳定度测量；/n所述数据传输系统用于处理并输出设备测试数据；/n所述定位数据接收机与所述频率标定单元输入端、所述时间标定单元输入端相连；所述时间标定单元、频率标定单元分别与所述原子钟相连；所述时间标定单元与所述时间信号测试系统相连；所述原子钟与所述频率信号测试系统相连；/n所述时间信号测试系统、频率信号测试系统分别与所述数据传输系统相连。/n

【技术特征摘要】
1.时频检测设备，其特征在于，包括时频源自主标定系统、时间信号测试系统、频率信号测试系统与数据传输系统；
所述时频源自主标定系统包括定位数据接收机、时间标定单元、频率标定单元与原子钟；
所述时间信号测试系统用于时差测量、时间信号精度及完整度测量；
所述频率信号测试系统用于外部信号准确度与稳定度测量；
所述数据传输系统用于处理并输出设备测试数据；
所述定位数据接收机与所述频率标定单元输入端、所述时间标定单元输入端相连；所述时间标定单元、频率标定单元分别与所述原子钟相连；所述时间标定单元与所述时间信号测试系统相连；所述原子钟与所述频率信号测试系统相连；
所述时间信号测试系统、频率信号测试系统分别与所述数据传输系统相连。


2.根据权利要求1所述时频检测设备，其特征在于，所述时间标定单元包括第一时差测量模块、第一时频处理模块、数据处理单元与相位微调器；所述第一时差测量模块、相位微调器分别与第一时频处理模块相连；所述第一时频处理模块与所述原子钟、所述定位数据接收机、所述数据处理单元相连；所述数据处理单元与所述定位数据接收机相连。


3.根据权利要求1所述时频检测设备，其特征在于，所述频率标定单元包括与所述原子钟、所述定位数据接收机相连的第二时频处理模块。

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【专利技术属性】
技术研发人员：谢维，毕然，
申请(专利权)人：成都星航电子有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51