一种BPM短波授时信号模拟器制造技术

本发明专利技术提供了一种BPM短波授时信号模拟器，模拟器显控单元完成模拟器配置参数和时间信息的配置和显示；时间频率基准单元完成1PPS定时信号、当前时间信息及10MHz频率源的选择和配置；时号呼号控制与产生单元完成时号呼号数字波形的产生；数字信号调制单元完成时号呼号与四路载波的幅度调制；模拟信号产生单元完成模拟授时信号的产生；时间频率参考信号输出单元完成10MHz参考频率和UTC、UT1参考信号的产生；音频监听单元完成时号呼号的监听。本发明专利技术设计合理，功能完善，操作简单，能够按照BPM短波授时系统标准发播格式实时模拟四个频点的BPM短波授时信号，并输出时号呼号的参考信号和音频监听信号。

【技术实现步骤摘要】
一种BPM短波授时信号模拟器
本专利技术涉及一种信号模拟器，属于信号与信息处理
，主要用于BPM短波授时应用终端的研制开发、现场调试、性能测试及标定定检提供模拟的激励信号和仿真数据。
技术介绍
BPM短波授时系统是我国大科学装置之一，该系统通过与国家标准时间(UTC-NTSC)建立溯源关系，保持与协调世界时(UTC)的同步，实现发播标准频率信号和标准时间信息。BPM短波授时信号是通过电离层的一次或多次反射进行传递，能够覆盖我国陆地和近海海域，具有覆盖范围广、接收方法简单、终端开发成本低、战时顽存性等不可替代的优点，能够作为全球卫星导航系统授时应用的备份，是我国PNT系统建设重要支撑。其基本功能主要是定时和校频，同时也能够应用于短波无线电波传播、气象和电离层等相关学科的研究。我国的BPM短波授时系统每天通过四个频率(2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz)交替发播标准时间和标准频率信号，发播内容包括协调世界时UTC分和秒时号、世界时UT1分和秒时号、无调制载波以及BPM呼号，其中BPM呼号包括40s的摩斯码呼号和20s语音呼号，20s语音内容为“BPM标准时间标准频率发播台”，时号和莫斯码均为1kHz正弦周期波。UTC秒时号为10个周期波，UT1秒时号为100个周期波，UTC和UT1分时号均为300个周期波。其中每个频率发播程序如表1所示。表1BPM发播程序BPM授时应用终端是实现授时系统功能、体现系统性能的重要环节，其通过接收四个频点中发播的标准时间频率信号实现本地时间和UTC或UT1时间的同步。随着现在电磁环境的日益复杂以及电离层时变性因素的影响，应用终端在研发过程中不能获得一个稳定的BPM信号，导致终端研制过程复杂，研制周期长，用户很难通过接收实际空间信号判断和测量应用终端的性能。同时我国BPM授时应用终端发展不平衡，设备厂商水平参差不齐，应用终端缺乏测试和标定，有的甚至没有进行测试标定，导致用户终端定时误差较大，性能不能得到保障，给用户的使用造成极大不便和混乱。随着民用领域和军事领域BPM短波授时应用日益增加，在BPM短波应用终端的研发调试、性能评估和时延标定过程中，对性能可靠、功能完善、操作简单的BPM短波授时信号模拟器的需求越来越迫切。因此，研制BPM短波授时信号模拟器对我国BPM授时系统的发展及高性能应用终端的研发有着非常重要的意义。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种BPM短波授时信号模拟器，能够解决我国BPM短波授时应用终端研制开发、标定定标、功能验证以及各项性能指标测试过程中的实际需求，促进我国BPM短波授时系统及其应用的发展。本专利技术设计合理，功能完善，操作简单，能够按照BPM短波授时系统标准发播格式实时模拟四个频点的BPM短波授时信号，并输出时号呼号的参考信号和音频监听信号。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种BPM短波授时信号模拟器，包括模拟器显控单元、时间频率基准单元、时号呼号控制与产生单元、数字信号调制单元、模拟信号产生单元、参考信号输出单元和音频监听单元。所述的模拟器显控单元完成模拟器配置参数和时间信息的配置和显示，配置参数包括调制深度、时延参数、时频参数、四个信号幅度参数以及UT1-UTC时差；所述的时间频率基准单元完成1PPS定时信号、当前时间信息及10MHz频率源的选择和配置；所述的时号呼号控制与产生单元完成时号呼号数字波形的产生；所述的数字信号调制单元完成时号呼号与四路载波的幅度调制；所述的模拟信号产生单元完成模拟授时信号的产生；所述的时间频率参考信号输出单元完成10MHz参考频率和UTC、UT1参考信号的产生；所述的音频监听单元完成时号呼号的监听。所述的模拟器显控单元包括液晶显示屏、键盘、信息接收模块、信息处理模块和显示控制模块；信息接收模块通过接收键盘设置的外部配置信息和当前时间信息，配置参数包括调制深度、时延参数、时频参数、四个信号幅度参数以及UT1-UTC时差；信息处理模块对配置参数和当前时间信息进行处理后按照约定的格式和地址发送出去，并将输入的配置信息和当前时间信息通过显示控制模块传输至液晶显示屏进行显示。所述的时间频率基准单元包括BDS定时接收机、恒温晶振、铷原子钟、时钟管理模块、时间管理模块和数字锁相环；BDS定时接收机接收卫星信号后输出1PPS定时信号和时间信息；铷原子钟使用BDS定时接收机输出的1PPS信号驯服本地频标后，产生同步1PPS定时信号和高稳10MHz频率信号源；恒温晶振产生10MHz频率信号送入时钟管理模块；时钟管理模块通过频率控制参数选择恒温晶振、铷原子钟或外部输入10MHz频率其中一个作为模拟器时钟基准源，随后将10MHz基准源通过数字锁相环倍频产生FPGA内部工作时钟并输出；时间管理模块通过时间控制参数选择铷原子钟输入1PPS定时信号或外部输入的1PPS定时信号作为当前定时信号来源并输出；同时时间管理模块通过时间控制参数选择BDS定时接收机输出时间信息或外部输入的时间信息作为当前时间信息来源并输出。所述的时号呼号控制与产生单元包括时间信息判断模块、时号呼号控制模块、时号呼号选择模块和时号呼号存储模块；时间信息判断模块通过时间信息判断出当前1PPS秒起始时刻应该调制的内容，并产生对应的UTC分标志、UTC秒标志、UT1分标志、UT1秒标志、摩斯码呼号标志和语音呼号标志信号，通知时号呼号控制模块需要输出的调制内容；时号呼号控制模块通过标志信号，并结合时延参数和UT1-UTC时差计算产生时号呼号ROM表读取地址；时号呼号输出选择模块根据时号呼号标志和对应ROM地址从时号呼号存储模块中读取时号/呼号数字信号进行输出。所述的数字信号调制单元包括载波产生模块和AM幅度调制模块；载波产生模块连续生成2.5MHz、5MHz、10MHz和15MHz四个频点数字正弦信号；AM幅度调制模块根据设置的调幅深度，将时号呼号数字信号分别与四个频点数字正弦信号通过幅度调制的方式调制产生四个频点的数字授时信号。所述的模拟信号产生单元包括数模转换模块、幅度调节模块和滤波器模块；数模转换模块分别将四个频点的数字授时信号转换成四路模拟信号；幅度调节模块根据输入的信号幅度参数，对每路模拟信号的幅度进行调整；滤波器模块将幅度调制过后的四路模拟信号通过对应的带通滤波器滤波，产生四路BPM短波授时模拟信号，经BNC接口输出，用户连接后可直接进行使用。所述的时间频率参考信号输出单元包括UTC-1PPS、UTC-1PPM、UT1-1PPS、UT1-1PPM四个参考信号产生器和参考频率产生器；其中四个参考信号产生器通过时号标志分别产生与UTC和UT1各时号起始对齐、调制时长相同的1PPS和1PPM标准时间参考信号，并通过BNC接口输出，用户可直接使用参考信号进行调试或测试；参考频率产生器使用工作时钟产生与其相位相同的标准10MHz参考频率，并通过BNC接口输出，用户可将其作为频率源进行使用。所述的音频监听单元包括语音数模转换模块、功率放大模块、语音幅度调节模块、扬声器模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种BPM短波授时信号模拟器，包括模拟器显控单元、时间频率基准单元、时号呼号控制与产生单元、数字信号调制单元、模拟信号产生单元、参考信号输出单元和音频监听单元，其特征在于：所述的模拟器显控单元完成模拟器配置参数和时间信息的配置和显示，配置参数包括调制深度、时延参数、时频参数、四个信号幅度参数以及UT1-UTC时差；所述的时间频率基准单元完成1PPS定时信号、当前时间信息及10MHz频率源的选择和配置；所述的时号呼号控制与产生单元完成时号呼号数字波形的产生；所述的数字信号调制单元完成时号呼号与四路载波的幅度调制；所述的模拟信号产生单元完成模拟授时信号的产生；所述的时间频率参考信号输出单元完成10MHz参考频率和UTC、UT1参考信号的产生；所述的音频监听单元完成时号呼号的监听。/n

【技术特征摘要】
1.一种BPM短波授时信号模拟器，包括模拟器显控单元、时间频率基准单元、时号呼号控制与产生单元、数字信号调制单元、模拟信号产生单元、参考信号输出单元和音频监听单元，其特征在于：所述的模拟器显控单元完成模拟器配置参数和时间信息的配置和显示，配置参数包括调制深度、时延参数、时频参数、四个信号幅度参数以及UT1-UTC时差；所述的时间频率基准单元完成1PPS定时信号、当前时间信息及10MHz频率源的选择和配置；所述的时号呼号控制与产生单元完成时号呼号数字波形的产生；所述的数字信号调制单元完成时号呼号与四路载波的幅度调制；所述的模拟信号产生单元完成模拟授时信号的产生；所述的时间频率参考信号输出单元完成10MHz参考频率和UTC、UT1参考信号的产生；所述的音频监听单元完成时号呼号的监听。


2.根据权利要求1所述的BPM短波授时信号模拟器，其特征在于：所述的模拟器显控单元包括液晶显示屏、键盘、信息接收模块、信息处理模块和显示控制模块；信息接收模块通过接收键盘设置的外部配置信息和当前时间信息，配置参数包括调制深度、时延参数、时频参数、四个信号幅度参数以及UT1-UTC时差；信息处理模块对配置参数和当前时间信息进行处理后按照约定的格式和地址发送出去，并将输入的配置信息和当前时间信息通过显示控制模块传输至液晶显示屏进行显示。


3.根据权利要求1所述的BPM短波授时信号模拟器，其特征在于：所述的时间频率基准单元包括BDS定时接收机、恒温晶振、铷原子钟、时钟管理模块、时间管理模块和数字锁相环；BDS定时接收机接收卫星信号后输出1PPS定时信号和时间信息；铷原子钟使用BDS定时接收机输出的1PPS信号驯服本地频标后，产生同步1PPS定时信号和高稳10MHz频率信号源；恒温晶振产生10MHz频率信号送入时钟管理模块；时钟管理模块通过频率控制参数选择恒温晶振、铷原子钟或外部输入10MHz频率其中一个作为模拟器时钟基准源，随后将10MHz基准源通过数字锁相环倍频产生FPGA内部工作时钟并输出；时间管理模块通过时间控制参数选择铷原子钟输入1PPS定时信号或外部输入的1PPS定时信号作为当前定时信号来源并输出；同时时间管理模块通过时间控制参数选择BDS定时接收机输出时间信息或外部输入的时间信息作为当前时间信息来源并输出。


4.根据权利要求1所述的BPM短波授时信号模拟器，其特征在于：所述的时号呼号控制与产生单元包括时间信息判断模块、时号呼号控制模块、时号呼号选择模块和时号...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫温合，赖文斌，李实锋，袁江斌，武晓亮，杨朝中，华宇，
申请(专利权)人：中国科学院国家授时中心，
类型：发明
国别省市：陕西;61