一种低功耗搬运钟制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低功耗搬运钟，包括外参考输入单元，信号源单元，FPGA单元和原子钟，FPGA单元分别连接外参考输入单元，信号源单元和原子钟，信号源单元包括时间信号源模块，时间信号源模块包括天线和GNSS接收机，FPGA单元包括ARM模块，FPGA单元接收外参考输入单元和信号源单元传输的信号，并进行高精度鉴相，FPGA单元的ARM模块通过FPGA单元的实时鉴相值计算系统频差，并通过串口实时调节原子钟频率，对原子钟进行同步调整。本实用新型专利技术通过FPGA单元中的高精度鉴相及ARM模块中的智能PID算法可实现低功耗搬运钟的高精度授时功能，智能保持算法及低功耗原子钟可实现超低守时功能。

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗搬运钟
本技术涉及通讯领域，尤其涉及一种低功耗搬运钟。
技术介绍
随着科技的发展和社会的进步，特别是随着北斗卫星导航系统的迅速发展，授时功能越来越受到广泛应用，军事、电力、通信、交通、广播电视、金融等行业，均需要精确的时间同步系统，近年来随着时间同步系统的逐渐推广使用，由于卫星时间源的授时方式(很容易干扰)、守时技术、冗余技术、可靠性等原因，各个时间同步系统的性能也是参差不齐。搬运钟可有效消除其他远距离时间同步技术中由传播路径引起的误差。在一些行业，比如石油、勘探、地铁等领域对可搬运时钟设备需求越来越明显。低功耗搬运钟还解决了传统时钟设备的定点放置、高功耗等问题。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术提供了一种高功率超低功耗的低功耗搬运钟。本技术提供一种低功耗搬运钟，包括：外参考输入单元，信号源单元，FPGA单元和原子钟，FPGA单元分别连接外参考输入单元，信号源单元和原子钟，信号源单元包括时间信号源模块，时间信号源模块包括天线和GNSS接收机，FPGA单元包括ARM模块，FPGA单元接收外参考输入单元和信号源单元传输的信号，并进行高精度鉴相，FPGA单元的ARM模块通过FPGA单元的实时鉴相值计算系统频差，并通过串口实时调节原子钟频率，对原子钟进行同步调整。可选地，还包括电源单元，电源单元包括电池，所述电池连接FPGA单元，给FPGA单元提供电能。可选地，所述电源单元还包括外部电源，所述外部电源用于给FPGA单元提供电能。可选地，还包括用于控制电池充电的电源管理单元，所述电源管理模块分别连接电源单元和FPGA单元。可选地，还包括电源管理单元，所述电源管理单元分别连接电池、外部电源和FPGA单元，所述电源管理单元用于对电池和外部电源进行切换。可选地，还包括电源滤波单元，所述电源滤波单元分别连接外部电源和电源管理单元，所述电源滤波单元将外部的交流电进行滤波后传输给电源管理单元。可选地，所述电源管理单元还包括充电管理模块，当所述外部电源接入时，所述外部电源为所述FPGA单元提供电能，同时所述外部电源通过充电管理模块给所述电池充电。可选地，所述电源管理模块还包括DC/DC逆变器，所述DC/DC逆变器将外部电源转换为第一直流电源和第二直流电源，所述第一直流电源的电压不同于第二直流电源的电压。可选地，所述外参考输入单元包括B码和PPS码两种信号输入形式。本技术提供的技术方案中，FPGA单元接收外参考输入单元和信号源单元传输的信号，并进行高精度鉴相，FPGA单元的ARM模块通过FPGA单元的实时鉴相值计算系统频差，并通过串口实时调节原子钟频率，对原子钟进行同步调整，因此相对于现有技术，本技术过FPGA单元中的高精度鉴相及ARM模块中的智能PID算法可实现低功耗搬运钟的高精度授时功能，智能保持算法及低功耗原子钟可实现超低守时功能。附图说明图1为本技术一种低功耗搬运钟的内部电路示意图；图2为本技术一种低功耗搬运钟的电源管理单元的电路示意图；图3为本技术一种低功耗搬运钟的电源切换电路的电路示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1，本技术提供了一种低功耗搬运钟，包括外参考输入单元10，信号源单元20，FPGA单元30和原子钟40，FPGA单元30分别连接外参考输入单元10，信号源单元20和原子钟40，信号源单元20包括时间信号源模块，时间信号源模块包括天线21和GNSS接收机22，FPGA单元30包括ARM模块31，FPGA单元30接收外参考输入单元10和信号源单元20传输的信号，并进行高精度鉴相，FPGA单元30的ARM模块31通过FPGA单元30的实时鉴相值计算系统频差，并通过串口实时调节原子钟40频率，对原子钟40进行同步调整。在本技术的其中一实施例中，所述外参考输入单元10包括B码和PPS码两种信号输入形式。本技术中，天线21实时接收卫星时间信息，并传送至GNSS接收机22，当天线21连接时，GNSS接收机22上电开始工作，当天线21断开时，GNSS接收机22不工作。GNSS接收机22可输出稳定的PPS信号给FPGA单元30，并将时间信息通过串口通信发送给FPGA单元30，原子钟40向FPGA单元30提供稳定频率的时钟，并且原子钟40将时钟信号通过串口通信传输给FPGA单元30，并存储于FPGA单元30的ARM模块31中，FPGA单元30采用高精度TDC鉴相模块，主要原理是将相位差的变化转换成输出电压的变化，即调相的逆变换，以此实现调相波解调的过程，鉴相精度可达到1ns，ARM模块31通过在FPGA单元30中的实时鉴相值算出系统频差，例如，若两秒时间间隔的鉴相值为1ns，则参考输入与本振的频差为1E-9。本技术中，原子钟40采用低功耗原子钟，功耗低至120mW。原子钟调频采用串口方式，频率调节步进为1E-12。本技术中，GNSS接收机22为整个系统提供卫星基准信号，提供高精度的稳定时钟，FPGA单元30通过高精度TDC鉴相模块根据实时鉴相值算出系统频差，ARM模块通过智能PID算法实现模块的高精度授时功能，智能保持算法及低功耗原子钟可实现超低守时功能。本技术中，参考输入高精度鉴相在FPGA单元30内实现，ARM模块31主要工作实现系统管理和铷钟环路控制，ARM模块31的主频可控制在10MHz以内，整体功耗降可低到100mW。在本技术的其中一实施例中，低功耗搬运钟还包括电源单元，电源单元包括电池51，所述电池51连接FPGA单元30，给FPGA单元30提供电能。在本技术的其中一实施例中，电源单元还包括外部电源52，所述外部电源52用于给FPGA单元供电，具体的，低功耗搬运钟壳体上设置有直流电源输入接口，用于连接外部直流电源。在另一实施例中，低功耗搬运钟壳体上设置有交流电源输入接口，用于连接外部的交流电源，壳体内还包括电源滤波单元53，电源滤波单元53分别连接外部电源52和电源管理单元54，所述电源滤波单元53将外部的交流电进行滤波后传输给电源管理单元54。上述电源管理单元54分别连接电池51、外部电源52和FPGA单元30，当既有电池51又有外部电源52存在时，电源管理单元55用于通过内部的切换电路选择电池51供电或者外部电源52供电。请参考图3所示，当外部电源52存在时，电源管理单元54控制与外部电源输入连接的MOS管导通，外部电源给FPGA单元30提供电能，同时，若电池51的电量低于预设最低电量时，自动给电池51充电，当外部电源52断开时，电源管理单元54控制与电池输入连接的MOS管导通，电池给本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低功耗搬运钟，其特征在于，包括：外参考输入单元，信号源单元，FPGA单元和原子钟，FPGA单元分别连接外参考输入单元，信号源单元和原子钟，信号源单元包括时间信号源模块，时间信号源模块包括天线和GNSS接收机，FPGA单元包括ARM模块，FPGA单元接收外参考输入单元和信号源单元传输的信号，并进行高精度鉴相，FPGA单元的ARM模块通过FPGA单元的实时鉴相值计算系统频差，并通过串口实时调节原子钟频率，对原子钟进行同步调整。/n

【技术特征摘要】
1.一种低功耗搬运钟，其特征在于，包括：外参考输入单元，信号源单元，FPGA单元和原子钟，FPGA单元分别连接外参考输入单元，信号源单元和原子钟，信号源单元包括时间信号源模块，时间信号源模块包括天线和GNSS接收机，FPGA单元包括ARM模块，FPGA单元接收外参考输入单元和信号源单元传输的信号，并进行高精度鉴相，FPGA单元的ARM模块通过FPGA单元的实时鉴相值计算系统频差，并通过串口实时调节原子钟频率，对原子钟进行同步调整。


2.根据权利要求1所述的低功耗搬运钟，其特征在于，还包括电源单元，电源单元包括电池，所述电池连接FPGA单元，给FPGA单元提供电能。


3.根据权利要求2所述的低功耗搬运钟，其特征在于，所述电源单元还包括外部电源，所述外部电源用于给FPGA单元提供电能。


4.根据权利要求3所述的低功耗搬运钟，其特征在于，还包括用于控制电池充电的电源管理单元，所述电源管理模块分别连接电源单元和FPGA单元。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王财政，严锋，严明，
申请(专利权)人：深圳市儒科电子有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44