多输入频率锁定环制造技术

通过把ＧＰＳ信号与Ｅ１信号相比较并把Ｅ１信号与环的输出相比较，揭示双锁定环。低通滤波ＧＰＳ信号以提供经低通滤波的ＧＰＳ对Ｅ１信号，它被用作对于具有第二低通滤波器的闭环的校准，其中所述滤波器用于对于Ｅ１和输出信号的比较结果进行滤波。通过适当地选择滤波器参数，输出稳定性可以跟踪驱动对于短期稳定性的ＮＣＯ的本地振荡器的稳定性、Ｅ１信号的中期稳定性以及ＧＰＳ信号的长期稳定性。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及相位和频率锁定环，特别是，涉及具有多个输入端的相位和频率锁定环。
技术介绍
在多种通信应用中，在网络中的每个节点都有独立于在网络中的其它时钟的它自己的内部时钟运行。然而，当网络是同步网络(诸如，在多个电信应用中，和在高速宽区域网络中)，必须使这些时钟互相谐振或者同步。在某些网络中，其中在非常大的中央办公室里的话务量的集中允许昂贵的定时解决方法(诸如，美国电话和电报的长途网络)，多个一级参考时钟(PRC)分布在网络中。每个PRC集合由GPS接收机接收到的多个全球定位卫星信号，而且操纵几个铷振荡器跟踪集中的GPS时间，其中所述GPS时间用于表示在网络内的格林尼治时换算(universal timescale)。由于PRC的成本很高，所以对于网络中的其它节点，通过锁定环对给定节点的本地振荡器时钟同步或者与PRC时钟谐振。把本地时钟追溯到格林尼治时的可追溯性依赖于整个网络结构，和对昂贵振荡器的运用，并使从PRC地点到本地局的级联时钟的数量最小。在整个网络中的所有支持处理元件的成本都非常高。对于具有相对少量的节点数(大约为几百)的网络以及在高密度的话务量的情况下，用于保持高度可追溯性的这种成本可能是合理的。而对于较低话务量的网络(诸如，与长途切换网络耦连的专用操作节点)来说，这么高的成本就难以承受了。此外，在具有更多的节点的网络中(诸如，在数字蜂窝状电话网络、诸如ARDIS的数据网络、至少一些寻呼系统和PCS)中，最好使节点互相谐振。假设，或者低话务量，或者大量节点，拥有具有分布在全部网络中的运用常规技术可跟踪格林尼治时的时钟的大量节点是昂贵的，而且通常是不可行的。作为替代，存在几个供选择的信源以给信号定时。一个例子是GPS；然而，短期的稳定性和可靠性使它不能作为在网络应用中的定时的直接信源。虽然信号(诸如GPS)的长期稳定性通常很好，甚至超过原子时钟的稳定性，但是GPS信号的短期稳定性使它从整体而言是不可靠的。特别是，有信源、通信信道和接收机所引入的线性和非线性噪声成分破坏了从GPS接收机恢复的短期定时解决方法。结果是，经恢复的定时信号短期稳定性的特征在于，诸如白噪声相位调制和白噪声频率调制的短期噪声以及短期中断和相位跃迁。这种接收到的GPS信号的短期不稳定性和可靠性使它们不适于给在网络中的多个节点定时。为了减小成本，可用基于较低成本石英振荡器来代替铷用作在GPS接收机基站PRC中的本地规整振荡器．加恒温器的石英振荡器(oven base quartz oscillator)相对成本较高(几百美元或更多)而且在管理和抑制在GPS定时信号上的短期噪声所需的规整时间内产生重大的定时不稳定性。其它成本更低的不加恒温器的振荡器解决方法完全不适合，因为它们的中期稳定性甚至更差。运用带有单个本地振荡器的GPS接收机所带来另一个基本问题是如果在控制环中存在过度的不稳定性，那么没有任何独立的方法来确定信源是否是GPS接收机或者本地振荡器。作为另一种时钟信号源，可以从基于电话网络的参考信号(诸如，接收到的OC-3或者DS-1信号)提取定时信息。然而，在秒级的短时间测量期间内，比起石英振荡器，这些信号通常具有更差的频率稳定性，而且在几十分级的较长测量期间内，OC-3或者DS-1信号具有比GPS更差的频率稳定性。此外，在从几秒到几十分的中期测量期间内，从E1或者DS-1信号提取的定时信号的稳定性通常好于GPS或者本地石英振荡器。结果，在短、中和长期可资经济地应用稳定性限制内，没有任何一种可用作定时源的信号。另一种方法是运用全部本地振荡器来改善整个石英振荡器信源的稳定性并提供误差检测。然而，这需要在每个位置上至少有两个本地振荡器，这又是一个成本问题。因此，本专利技术的第一目的是提供在短期、中期和长期测量期间内具有良好稳定性时钟源。本专利技术的另一个目的在于，在具有大量节点的整个网络中，提供可再现的定时源，而没有实质的每个节点成本。专利技术概述由多源频率锁定环(诸如双频率锁定环)来获得这些和其它目的。在这些多源频率锁定环中，诸如本地生成石英振荡器的一个信号在短期测量间隔内提供最佳稳定性，同时一个或多个接收到的第二信号(诸如，E1、DS1或OC3信号)在中期测量间隔内提供最佳稳定性，而且第三源(诸如GPS或LORAN)提供最佳长期稳定性。多输入频率锁定环提供基本上等于或优于在任何特定时间测量间隔内可获得的三个源中的最好的一个，而且用三个源中的每个源来控制输出。最佳的是，直接把具有最佳短期稳定性的本地参考振荡器耦连到控制环的输出。应将具有最佳中期稳定性的信号用作第一参考以操纵对于中期稳定性的控制环的输出。这个闭环可以运用类型Ⅰ、类型Ⅱ或者类型Ⅲ控制环。可用开环方式来使用具有最佳长期稳定性(诸如，GPS或者LORAN)的第三输入信号以校准和操纵闭环的信号。如此构造闭环，从而无论运用多少网络输入，实际只需一个数字合成器。在用于每个网络输入的软件中，操纵分开的双输入控制环。来自单个合成器的实际输出定时信号不是控制环的一部分。选择环滤波器参数，从而对所选三个信号的稳定性起主要的作用，使输出信号的稳定性最大。附图描述附图说明图1示出各个输入和输出信号的假设的频率稳定性。图2是本专利技术的第一实施例的拉普拉斯区域模型。图3是本专利技术的实施例的方框图。图4示出对于图3的实施例的频率稳定性传递响应。图5是本专利技术的另一个实施例的方框图。图6是可在另一个实施例中用到的合成器的方框图。图7是本专利技术的另一个实施例的拉普拉斯区域模型。较佳实施例的详细描述图1示出分别对于典型的温度补偿晶体本地振荡器、从共轴或者光输送线或者微波链路接收到的E1或DS1信号以及用GPS接收机接收到的GSP信号，可被测量的整个频率稳定性曲线(Allan或更新的ALLAN方差曲线)10、12、14的假想示图。这些曲线是运用Allan或者更新的Allan方差频率稳定性测量统计法测得的信号稳定性，其中，横轴表示综合时间的对数，而纵轴表示频率不稳定性噪声功率的对数。本地振荡器曲线10表示本地稳定性具有最佳频率稳定性，总共大约为4秒的综合或者测量常数。在大约4秒和两千秒(两小时)之间，DS1或者E1信号具有最佳稳定性估计，如曲线12所示。在超过大约2000秒，GPS具有最佳稳定性估计，如曲线18所示。如图所示，有两个交叉稳定性点16、18，其中，曲线10和12以及12和14分别相互交叉，第一交点在大约4秒，而第二交点在大约2000秒。双源锁定环的目的在于提供具有短期稳定性曲线10、中间稳定性曲线12和长期稳定性曲线18的输出时钟信号。由表示所需更新Allan方差的实线19示出这个，其中所述所需更新Allan方差实质上跟踪来自每个可获得源的三根稳定性曲线中的每根曲线的最佳部分。因此，双源锁定环具有与本地振荡器实质相同的短期稳定性，与E1或者DS1信号本质上相同的中期稳定性和与GPS信号本质上相同的长期稳定性。通过对于到达交叉点的每根曲线，计算Allan或者更新的Allan方差，可以完成每根曲线的最佳部分的这种选择。此外，对于各个输入信号的Allan方差或者更新的Allan方差曲线是不固定的，但是由于噪声和其它环境因素会稍有变化。因此，双源锁定环处理器(下面将要描述)会定期地确定对于不同信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种响应于至少两个输入信号和一个本地振荡器信号的多源环，其中三个信号中的每个信号都具有与其信号相关的频率，每个信号具有不同的频率稳定性特性，诸如一个信号标称上具有最好的短期稳定性、第二信号标称上具有最好的中期稳定性和第三信号具有标称上最好长期稳定性，其特征在于，所述双源环包括：第一差检测装置，用于检测在三个输入信号中的两个中间的第一差，所述第一差包括一组频率和相位差之一，第二差检测装置，用于检测在所述三个输入信号中的两个中间的第二差，所述输入信号之一与所述第一差检测装 置耦连的两个输入信号不同，所述第二差包括一组频率和相位差之一；振荡装置，以提供具有短期、中期和长期稳定性特性的输出信号；响应于两种差的滤波装置，以控制振荡装置，从而输出的短期稳定性跟踪第一信号的短期稳定性、第二信号的中期稳定性和第三 信号的长期稳定性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乔治赞佩蒂，
申请(专利权)人：西米屈康股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]