一种北斗时频装备中的高精度频率测量芯片制造技术

本发明专利技术提供了一种北斗时频装备中的高精度频率测量芯片，包括频标信号模块、频标线脉冲变换模块、被测信号模块、被测线脉冲变换模块、时间延迟模块、数据采集模块、闸门控制模块、可编程计数器模块、数据处理模块、显示模块和电源模块；本发明专利技术所述的一种北斗时频装备中的高精度频率测量芯片，相对于传统的频率测量方法，本发明专利技术采用相位模糊区信息采集技术，使频率测量的分辨率和测量精度得到了极大提高，任任意时刻的频率测量分辨率率优于1ps，秒级频率稳定度优于2E

【技术实现步骤摘要】
一种北斗时频装备中的高精度频率测量芯片


[0001]本专利技术涉及频率测量芯片
，尤其涉及一种北斗时频装备中的高精度频率测量芯片。

技术介绍

[0002]北斗三号卫星组网成功，标志着我国拥有了完整的全球卫星导航系统，北斗卫星技术的成熟程度可以通过北斗卫星导航系统的广泛应用即“北斗+应用”得到不断完善和验证。北斗时频装备的可靠性、稳定性和抗干扰能力在北斗卫星导航系统中具有重要作用，它决定着北斗高精度的授时和定位服务能力。频率稳定度是影响北斗时频装备尤其是精密频率源系统如各种原子钟、晶体振荡器等性能稳定的一个关键因素，频率稳定度测量所能达到的精度，除高精度的参考源外，主要取决于所使用的频率测量方法。传统的频率测量方法如多周期同步法、模拟内插法、游标法等，其测量过程均需要频率的归一化，复杂的频率变换是必须的，这样不仅使电路结构复杂、体积增大、成本增加，同时还引入了大量的附加噪声，频率测量的高精度难以保证。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种北斗时频装备中的高精度频率测量芯片，采用相位模糊区信息采集技术，能够有效解决传统相位处理中的频率归一化问题，大幅度提高被测信号的测量分辨率和测量精度，加强北斗卫星时频装备的稳定性和可靠性，为北斗卫星导航系统的高精度授时和定位服务提供技术支持。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种北斗时频装备中的高精度频率测量芯片，包括频标信号模块、频标线脉冲变换模块、被测信号模块、被测线脉冲变换模块、时间延迟模块、数据采集模块、闸门控制模块、可编程计数器模块、数据处理模块、显示模块和电源模块；频标信号模块的信号输出端连接频标线脉冲变换模块的信号输入端，频标线脉冲变换模块的信号输出端分别连接时间延迟模块的信号输入端、数据采集模块的信号输入端、闸门控制模块的信号输入端和可编程计数器模块的信号输入端，时间延迟模块的信号输出端分别连接数据采集模块的信号输入端、闸门控制模块的信号输入端和可编程计数器模块的信号输入端，被测信号模块的信号输出端连接被测线脉冲变换模块的信号输入端，被测线脉冲变换模块的信号输出端连接数据采集模块的信号输入端，数据采集模块的信号输出端连接闸门控制模块的信号输入端，闸门控制模块的信号输出端连接可编程计数器模块的信号输入端，可编程计数器模块的信号输出端连接数据处理模块的信号输入端，数据处理模块的信号输出端连接显示模块的信号输入端；
[0006]所述的频标信号模块由精密频率源组成，用于提供频率测量的标准信号；
[0007]所述的被测信号模块由频率合成器组成，用于提供不同频率的被测信号；
[0008]所述的频标线脉冲变换模块由频标线脉冲变换电路组成，用于提供标准线脉冲信
号；
[0009]所述的时间延迟模块由移相器组成，用于对标准线脉冲信号的时间延迟；
[0010]所述的被测线脉冲变换模块由被测线脉冲变换电路组成，用于产生被测线脉冲信号；
[0011]所述的数据采集模块由高速AD转换器组成，用于采集相位模糊区及其边沿信息；
[0012]所述的闸门控制模块由触发器组成，用于将被采集的相位模糊区及其边沿信息转换为离散脉冲作为可编程计数器的开关信号；
[0013]所述的可编程计数器模块由FPGA硬件描述语言通过编程实现，用于标准线脉冲信号和被测线脉冲信号在闸门时间内的脉冲计数测量，获得脉冲计数值；
[0014]所述的数据处理模块由单片机组成，用于脉冲计数值的处理，获得被测信号的频率值；
[0015]所述的显示模块，用于数据处理模块的处理结果并显示被测信号的频率值。
[0016]所述的精密频率源采用OSA 5MHz 8607B高性能晶体振荡器(秒级频率稳定度5E
‑
13)。
[0017]所述的频率合成器采用KEYSIGHT E8663D频率合成器。
[0018]所述的频标脉冲变换电路由触发器74LS14N芯片、逻辑非门74LS04N芯片和逻辑与门74LS08N芯片组成，触发器74LS14N芯片的信号输入端连接频标信号模块的信号输出端，触发器74LS14N芯片的信号输出端分别连接逻辑非门74LS04N芯片的信号输入端和逻辑与门74LS08N芯片的A信号输入端，逻辑非门74LS04N芯片的信号输出端连接逻辑与门74LS08N芯片的B信号输入端，逻辑与门74LS08N芯片的信号输出端作为频标线脉冲变换模块的信号输出端。
[0019]所述的移相器采用触发器74LS375N芯片。
[0020]所述的被测线脉冲变换电路由触发器74LS14D芯片、逻辑非门74LS04D芯片和逻辑与门74LS08D芯片组成，触发器74LS14D芯片的信号输入端连接被测信号模块的信号输出端，触发器74LS14D芯片的信号输出端分别连接逻辑非门74LS04D芯片的信号输入端和逻辑与门74LS08D芯片的A信号输入端，逻辑非门74LS04D芯片的信号输出端连接逻辑与门74LS08D芯片的B信号输入端，逻辑与门74LS08D芯片的信号输出端作为被测线脉冲变换模块的信号输出端。
[0021]所述的高速AD转换器采用单片机MSP430F247芯片。
[0022]所述的触发器采用触发器74LS74N芯片。
[0023]所述的FPGA采用Cyclone IV芯片EP4CE75。
[0024]所述的单片机采用FPGA自带的单片机。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0026]本专利技术所述的一种北斗时频装备中的高精度频率测量芯片，相对于传统的频率测量方法，本专利技术采用相位模糊区信息采集技术，使频率测量的分辨率和测量精度得到了极大提高，任任意时刻的频率测量分辨率率优于1ps，秒级频率稳定度优于2E
‑
12，利用FPGA技术使系统结构芯片化，集成度高，降低了开发成本，抑制了噪声，获得了北斗卫星时频装备的高稳定性和高可靠性，为北斗卫星导航系统的高精度授时和定位服务提供了技术支持。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术所述的北斗时频装备中的高精度频率测量芯片的原理框图。
具体实施方式
[0029]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]如图1所示，本专利技术所述的一种北斗时频装备中的高精度频率测量芯片，包括频标信号模块、频标线脉冲变换模块、被测信号模块、被测线脉冲变换模块、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种北斗时频装备中的高精度频率测量芯片，其特征在于：包括频标信号模块、频标线脉冲变换模块、被测信号模块、被测线脉冲变换模块、时间延迟模块、数据采集模块、闸门控制模块、可编程计数器模块、数据处理模块、显示模块和电源模块；所述频标信号模块的信号输出端连接频标线脉冲变换模块的信号输入端，所述频标线脉冲变换模块的信号输出端分别连接时间延迟模块的信号输入端、数据采集模块的信号输入端、闸门控制模块的信号输入端和可编程计数器模块的信号输入端，所述时间延迟模块的信号输出端分别连接数据采集模块的信号输入端、闸门控制模块的信号输入端和可编程计数器模块的信号输入端，所述被测信号模块的信号输出端连接被测线脉冲变换模块的信号输入端，所述被测线脉冲变换模块的信号输出端连接数据采集模块的信号输入端，所述数据采集模块的信号输出端连接闸门控制模块的信号输入端，所述闸门控制模块的信号输出端连接可编程计数器模块的信号输入端，所述可编程计数器模块的信号输出端连接数据处理模块的信号输入端，所述数据处理模块的信号输出端连接显示模块的信号输入端；所述的频标信号模块由精密频率源组成，用于提供频率测量的标准信号；所述的被测信号模块由频率合成器组成，用于提供不同频率的被测信号；所述的频标线脉冲变换模块由频标线脉冲变换电路组成，用于提供标准线脉冲信号；所述的时间延迟模块由移相器组成，用于对标准线脉冲信号的时间延迟；所述的被测线脉冲变换模块由被测线脉冲变换电路组成，用于产生被测线脉冲信号；所述的数据采集模块由高速AD转换器组成，用于采集相位模糊区及其边沿信息；所述的闸门控制模块由触发器组成，用于将被采集的相位模糊区及其边沿信息转换为离散脉冲作为可编程计数器的开关信号；所述的可编程计数器模块用于标准线脉冲信号和被测线脉冲信号在闸门时间内的脉冲计数测量，获得脉冲计数值；所述的数据处理模块由单片机组成，用于脉冲计数值的处理，获得被测信号的频率值；所述的显示模块，用于数据处理模块的处理结果并显示被测信号的频率值；所述电源模块用于为整个系统供电。2.根据权利要求1所述的一种北斗时频装备中的高精度频率测量芯片，其特征在于：所述的精密频率源采用OSA 5MHz 8607B高性能晶体振荡器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜保强，代建华，沈坤，余慧敏，王玉明，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：