專利名稱：基于gps與恒溫晶振的時鐘源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及同步控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于GPS與恒溫晶振的時鐘源裝置。
背景技術(shù)：
瞬變電磁探測法是地質(zhì)探測的一種有效方法，特別適用于礦類物質(zhì)勘探、地下水勘探、地下空洞探測等方面。根據(jù)時間域瞬變電磁法原理，接收機接收的是發(fā)射機斷電后由地下地質(zhì)體產(chǎn)生的純二次場，這就要求接收機和發(fā)射機必須嚴格同步，且同步誤差至少小于I μ S，如此苛刻的同步精度正是瞬變電磁探測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一 。由于發(fā)射機與接收機在空間上是分離的，這就需要為瞬變電磁測量系統(tǒng)專門設(shè)計發(fā)射機與接收機的同步控制器。目前國內(nèi)外瞬變電磁探測系統(tǒng)實現(xiàn)發(fā)射機和接收機同步的方法主要為三種有線連接同步，無線通訊同步和高精度石英鐘同步。這三種同步方法都有較大的弊端，有線同步在發(fā)射機與接收機相距較近時是一種經(jīng)濟有效的同步技術(shù)，但當發(fā)射機與接收機相距較遠時，難以采用有線同步；無線通訊同步不受發(fā)射機與接收機距離的影響，是一種比較常用的方法，但易受外界環(huán)境因素干擾；高精度石英鐘同步方法可靠有效，但高精度石英鐘價格昂貴且預(yù)同步時間較長。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種基于GPS與恒溫晶振的時鐘源裝置，配有GPS接收機和恒溫晶體振蕩器，二者配合，提高同步的精度和穩(wěn)定性。本實用新型設(shè)計的基于GPS與恒溫晶振的時鐘源裝置，包括恒溫晶振模塊和主控模塊，還包括GPS模塊、窄化電路模塊及從控模塊。主控模塊連接從控模塊，GPS模塊輸出的兩路信號一路接入主控模塊、另一路經(jīng)窄化電路模塊接入從控模塊，恒溫晶振模塊接入從控模塊。主控模塊接收的GPS信息在顯示模塊上顯示，并依此確認GPS定位有效。主控模塊為單片機控制器，接有顯示模塊和按鍵模塊，由按鍵模塊輸入用戶所需的頻率值，在顯示模塊顯示GPS的定位信息、當前輸出頻率以及電池電量等信息。GPS (GPS為Global Positioning System的縮寫，即全球定位系統(tǒng))模塊為GPS接收機，接收衛(wèi)星的兩路秒脈沖授時信號。該秒脈沖信號與國際標準時間UTC同步，不存在累積誤差，用于對從控模塊的分頻子模塊定時復(fù)位，定時消除恒溫晶振的累積誤差，使之也與國際標準時間UTC同步。所述恒溫晶振模塊為恒溫晶體振蕩器。恒溫晶振模塊的恒溫晶體振蕩器有相位電壓調(diào)節(jié)端口，接電位器，調(diào)節(jié)其相位電壓。恒溫晶振模塊產(chǎn)生的頻率信號直接接入從控模塊，進行N次分頻，輸出用戶所需的同步的不同頻率信號，使多臺設(shè)備同步工作。窄化電路模塊將GPS模塊輸出的秒脈沖信號進行窄化處理；將GPS秒脈沖信號IOOms的方波信號變?yōu)楣潭▽挾冗_到200ns的窄脈沖，以供從控模塊的分頻子模塊使用。從控 模塊的主芯片為CPLD (Complex Programmable Logic Device的縮寫，即復(fù)雜可編程邏輯器件控制器)芯片。從控模塊包括分頻子模塊和程控頻率產(chǎn)生子模塊。程控頻率產(chǎn)生子模塊首先根據(jù)主控模塊傳送來的用戶頻率選擇信號判斷恒溫晶振模塊輸入的頻率信號分頻次數(shù)，且根據(jù)GPS秒脈沖信號定時對分頻子模塊進行復(fù)位，使之與國際標準時間同步。從控模塊還接有雙極性信號變換模塊，按需要輸出雙極性波信號。恒溫晶振模塊還接有晶振自調(diào)整模塊，當GPS模塊定位無效狀態(tài)下，由恒溫晶振模塊產(chǎn)生秒脈沖信號來代替GPS信號，保持高精度輸出。晶振自調(diào)整模塊每I 2小時對恒溫晶體振蕩器進行一次復(fù)位調(diào)整，以避免恒溫晶體振蕩器本身存在的累積誤差對本時鐘裝置精度的影響。本實用新型提供的基于GPS與恒溫晶振的時鐘源裝置使用時，先對恒溫晶振模塊的恒溫晶體振蕩器進行相位電壓定標，調(diào)節(jié)恒溫晶振模塊的恒溫晶體振蕩器相位電壓調(diào)節(jié)端口所接的電位器，使2臺時鐘裝置的恒溫晶體振蕩器相位誤差小于I μ s ;GPS模塊由衛(wèi)星接收授時信號，將GPS秒脈沖信號送入主控模塊和窄化電路模塊；由按鍵模塊向主控模塊輸入選擇的頻率信號；窄化電路模塊將GPS秒脈沖信號進行窄化處理，并輸出到從控模塊；恒溫晶振模塊輸出10MHZ時鐘頻率信號到從控模塊；從控模塊對GPS秒脈沖信號進行計數(shù)每檢測到8個秒脈沖則對分頻模塊執(zhí)行一次復(fù)位操作，每8秒對鐘復(fù)位一次，即可準確產(chǎn)生小于IHz的頻率信號。主控模塊將頻率選擇信號輸入到從控模塊；從控模塊對秒脈沖信號、恒溫晶振時鐘信號和主控模塊提供的頻率選擇信號進行處理，輸出需要的頻率信號。本實用新型基于GPS與恒溫晶振的時鐘源裝置的優(yōu)點為1、GPS接收機在定位情況下輸出的秒脈沖信號具有極高的精度和穩(wěn)定度，且不受距離及地形影響；而恒溫晶體振蕩器在短期內(nèi)能保持很高的穩(wěn)定度，不易受外界條件干擾；二者結(jié)合使時鐘源裝置輸出頻率精密同步在GPS接收機輸出的秒脈沖上，也就是說使頻率信號與世界協(xié)調(diào)時間UTC(Universal Time Coordinated, UTC)時間保持同步，消除了恒溫晶體振蕩器的累積誤差，輸出的同步信號頻率相位偏移誤差小于100ns ;2、當GPS模塊不能可靠定位時，由恒溫晶振模塊可輸出秒脈沖代替GPS信號，保持本裝置的同步輸出，在GPS定位無效情況下，其頻率精度能夠維持在I μ s范圍內(nèi)持續(xù)時間在5個小時以內(nèi)，解決了實際瞬變電磁探測中GPS的短時間失效問題；3、恒溫晶振自調(diào)整模塊可對恒溫晶振模塊定時調(diào)整復(fù)位，消除其累積誤差，保證輸出信號的同步精度；4、可對輸出信號進行雙極性變換，滿足瞬變電磁探測中采用雙極性波信號的要求；5、適應(yīng)于瞬變電磁探測領(lǐng)域以及CDMA和各種對時間頻率要求苛刻的儀器、儀表和系統(tǒng)。

圖I為本基于GPS與恒溫晶振的時鐘源裝置實施例結(jié)構(gòu)框圖
具體實施方式
基于GPS與恒溫晶振的時鐘源裝置實施例的主要結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括GPS模塊、窄化電路模塊、恒溫晶振模塊、晶振自調(diào)整模塊、主控模塊、從控模塊和雙極性信號變換模塊。主控模塊連接從控模塊，GPS模塊輸出的兩路信號一路接入主控模塊、另一路經(jīng)窄化電路模塊接入從控模塊，恒溫晶振模塊接入從控模塊。恒溫晶振模塊連接晶振自調(diào)整模塊。從控模塊還連接雙極性信號變換模塊。圖右的2個指向右方的箭頭表示輸出信號，即用戶選定的同步的不同頻率信號和雙極性信號。 本例主控模塊為單片機控制器，接有顯示模塊和按鍵模塊。本例從控模塊的主芯片為CPLD芯片，包括分頻子模塊和程控頻率產(chǎn)生子模塊。GPS模塊為GPS接收機，支持對嚴格定位要求的應(yīng)用提供精確授時服務(wù)；在靜態(tài)運行狀態(tài)可以在只有一顆衛(wèi)星的情況下進行GPS授時服務(wù)，減少了由于定位錯誤而可能造成的授時錯誤；同時該GPS模塊使用量化誤差信息補償時脈的量化誤差，精度可高達15ns。在GPS有效定位的情況下，該GPS模塊能夠輸出兩路秒脈沖信號，且該信號同步國際標準時間UTC,不存在累積誤差；本例中GPS秒脈沖時間信息是用于馴服恒溫晶振模塊的“參照點”，在每次GPS秒脈沖信號到來時，從控模塊計數(shù)，每8秒以此信號定時消除恒溫晶振模塊的累積誤差，使本例的時鐘源精度達到100ns。本例的恒溫晶振模塊采用標稱10，000, OOOHz的恒溫晶體振蕩器，其溫度穩(wěn)定度可高達±5*10_n，老化率可低至5*10_9年，且對周圍環(huán)境的變化敏感度很低。本例恒溫晶振模塊的恒溫晶體振蕩器有接電位器的相位電壓調(diào)節(jié)端口。上述實施例，僅為對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進一步詳細說明的具體個例，本實用新型并非限定于此。凡在本實用新型的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.基于GPS與恒溫晶振的時鐘源裝置，包括恒溫晶振模塊和主控模塊，其特征在于 還包括GPS模塊、窄化電路模塊及從控模塊；主控模塊連接從控模塊，GPS模塊輸出的兩路信號一路接入主控模塊、另一路經(jīng)窄化電路模塊接入從控模塊，恒溫晶振模塊接入從控模塊； 主控模塊為單片機控制器，接有顯示模塊和按鍵模塊； GPS模塊為接收衛(wèi)星的兩路秒脈沖授時信號的GPS接收機； 所述恒溫晶振模塊為恒溫晶體振蕩器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于GPS與恒溫晶振的時鐘源裝置，其特征在于 所述恒溫晶振模塊的恒溫晶體振蕩器有相位電壓調(diào)節(jié)端口，接電位器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于GPS與恒溫晶振的時鐘源裝置，其特征在于 所述從控模塊的主芯片為CPLD芯片，包括分頻子模塊和程控頻率產(chǎn)生子模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于GPS與恒溫晶振的時鐘源裝置，其特征在于 所述從控模塊還接有雙極性信號變換模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于GPS與恒溫晶振的時鐘源裝置，其特征在于 所述恒溫晶振模塊還接有晶振自調(diào)整模塊。
專利摘要本實用新型為基于GPS與恒溫晶振的時鐘源裝置，包括恒溫晶振模塊、主控模塊、GPS模塊、窄化電路模塊及從控模塊。主控模塊接從控模塊，GPS模塊輸出一路接主控模塊、另一路經(jīng)窄化電路模塊接從控模塊，恒溫晶振模塊接從控模塊。GPS模塊接收衛(wèi)星秒脈沖信號，從控模塊據(jù)此對其內(nèi)的分頻子模塊定時復(fù)位，消除恒溫晶振的累積誤差。從控模塊還接有雙極性信號變換模塊，可輸出雙極性信號。恒溫晶振模塊還接有晶振自調(diào)整模塊，當GPS的短時間失效，自調(diào)整模塊可對恒溫晶振模塊定時調(diào)整復(fù)位，保證輸出信號的同步精度。本裝置GPS結(jié)合恒溫晶振使頻率信號與UTC同步，相位誤差小于100ns，輸出用戶所需的同步的不同頻率信號，使多臺設(shè)備同步工作。
文檔編號G01S19/14GK202364237SQ20112041732
公開日2012年8月1日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者葉金才, 張超凡, 楊永壽, 王國富, 鄧鵬 , 鄭春強, 閆海明 申請人:桂林電子科技大學