專(zhuān)利名稱(chēng)：一種精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及通信領(lǐng)域，尤指一種用于測(cè)量IEEE1588時(shí)間頻率同步傳輸性能的高精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀，可應(yīng)用于通信、電力、金融、航空航天和工業(yè)控制等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)間同步的要求越來(lái)越高，WCDMA, CDMA2000、TD-SCDMA、TD-LTE基站都需要高精度的時(shí)間同步。如，TD-SCDMA時(shí)間同步指標(biāo)為+/-1.5us，采用本地時(shí)鐘授時(shí)或頻率同步網(wǎng)授時(shí)等方式均無(wú)法滿(mǎn)足要求，而采用每個(gè)基站加裝GPS的方式則面臨施工難、成本高和不安全等弊端。利用同步協(xié)議通過(guò)光纖系統(tǒng)傳輸高精度時(shí)間同步信號(hào)將成為主流技術(shù)。[0003]高精度時(shí)間同步信號(hào)地面?zhèn)鬏數(shù)年P(guān)鍵技術(shù)主要包含兩個(gè)方面:一方面是高精度時(shí)間協(xié)議，另一方面是對(duì)傳輸中引入的時(shí)延和抖動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)?；贜TP技術(shù)的時(shí)間同步網(wǎng)精度在數(shù)十ms數(shù)量級(jí)，無(wú)法滿(mǎn)足要求。[0004]IEEE1588v2協(xié)議采用延時(shí)-請(qǐng)求響應(yīng)機(jī)制，通過(guò)同步消息計(jì)算出從時(shí)鐘與主時(shí)鐘之間的時(shí)間偏差，達(dá)到時(shí)間同步的目的。通過(guò)硬件打時(shí)間戳和采用邊界時(shí)鐘/透明時(shí)鐘來(lái)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)組件或協(xié)議棧引起的時(shí)延和抖動(dòng)，IEEE1588v2能夠達(dá)到亞微秒級(jí)的同步精度?；贗EEE-1588的PTP技術(shù)原先用于需要嚴(yán)格時(shí)序配合的工業(yè)控制，為了順應(yīng)通信網(wǎng)中對(duì)高精度時(shí)間同步需求的快速增長(zhǎng)，IEEE-1588從原先的版本I發(fā)展到版本2，并且已在同步設(shè)備上、光傳輸設(shè)備上、3G基站設(shè)備上得到應(yīng)用。[0005]在我國(guó)，PTP技術(shù)主要是基于光傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)間傳送的，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商在最近幾年中開(kāi)展了通過(guò)地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)傳送高精度時(shí)間的研究，在實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)網(wǎng)上進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，并取得了一定的成果，已超過(guò)了國(guó)外相關(guān)方面的研究水平。目前國(guó)內(nèi)已在一定規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了 PTP局間時(shí)間傳送，精度能達(dá)到亞微秒級(jí)。IEEE-1588的廣泛應(yīng)用，離不開(kāi)精密的測(cè)量，然而，當(dāng)前市場(chǎng)上仍然沒(méi)有一款通信專(zhuān)用的精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀。實(shí)用新型內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠測(cè)試基于IEEE1588標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間/頻率同步性能的精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀。[0007]為此，本實(shí)用新型提供了一種精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀，包括GPS天線(xiàn)單元、GPS時(shí)間參考模塊、時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元、CPU主控模塊、1PPS+T0D時(shí)間接口電路單元、G.703E1時(shí)鐘接口電路單元、IEEE1588雙PTP/NTP接口及處理模塊、及參考時(shí)間/時(shí)鐘接口單元，所述1PPS+T0D接口電路單元、IEEE1588雙PTP/NTP接口及處理模塊、G.703E1時(shí)鐘接口電路單元、及參考時(shí)間/時(shí)鐘接口單元分別連接于時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元上并提供輸入測(cè)試信號(hào)，所述GPS天線(xiàn)單元和GPS時(shí)間參考模塊連接，所述GPS時(shí)間參考模塊連接于時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元上并提供測(cè)試基準(zhǔn)信號(hào)，所述CPU主控模塊連接于上述各模塊和電路單元，進(jìn)行協(xié)調(diào)控制以及信息交互。[0008]所述GPS天線(xiàn)單元，包括了外置GPS天線(xiàn)和內(nèi)置GPS天線(xiàn)，由CPU主控模塊來(lái)進(jìn)行切換控制。[0009]所述GPS時(shí)間參考模塊為馴服的銣鐘或恒溫晶振。[0010]所述參考時(shí)間/時(shí)鐘接口單元提供處理后的參考時(shí)間/時(shí)鐘信號(hào)給時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元作為基準(zhǔn)源。[0011]所述1PPS+T0D接口電路單元采用RJ45及BNC作為物理連接器。[0012]所述ffiEE 1588接口及處理模塊光、電接口、及協(xié)議處理電路。[0013]所述時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元由可編程邏輯器件及專(zhuān)用芯片組共同搭建，由可編程邏輯器件完成測(cè)試信號(hào)調(diào)理，專(zhuān)用芯片組完成時(shí)間間隔測(cè)量。[0014]所述CPU主控模塊與高精度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元交互，獲取測(cè)試數(shù)據(jù)，利用嵌入式軟件算法，完成時(shí)間測(cè)試分析、頻率精密測(cè)量、時(shí)鐘漂移分析計(jì)算。[0015]所述CPU主控模塊還連接有人機(jī)界面模塊、及輔助管理接口模塊，通過(guò)人機(jī)界面模塊對(duì)時(shí)間分析儀進(jìn)行操作控制所述，所述輔助管理接口模塊提供了 USB接口，可連接優(yōu)盤(pán)、電腦。[0016]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀利用了 GPS授時(shí)技術(shù)、GPS馴服銣鐘或恒溫晶振技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)便攜式的IEEE1588時(shí)間及頻率同步分析儀表，可對(duì)移動(dòng)通信等領(lǐng)域的時(shí)間/頻率同步進(jìn)行測(cè)量分析。同時(shí)，本實(shí)用新型還可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)間及頻率基準(zhǔn)使用，可以輸出時(shí)間及頻率基準(zhǔn)信號(hào)，如1PPS+T0D、IEEE1588、以及G.703E1 時(shí)鐘。


[0017]圖1是本實(shí)用新型精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀的模塊功能框圖。
具體實(shí)施方式
[0018]請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)用新型精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀包括GPS天線(xiàn)單元、GPS時(shí)間參考模塊、時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元、CPU主控模塊、1PPS+T0D時(shí)間接口電路單元、G.703E1時(shí)鐘接口電路單元、IEEE1588雙PTP/NTP接口及處理模塊、參考時(shí)間/時(shí)鐘接口單元、人機(jī)界面模塊、及輔助管理接口模塊。所述1PPS+T0D接口電路單元、IEEE1588雙PTP/NTP接口及處理模塊、G.703E1時(shí)鐘接口電路單元、及參考時(shí)間/時(shí)鐘接口單元分別連接于時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元上并提供輸入測(cè)試信號(hào)、以及用戶(hù)所需的時(shí)間/頻率基準(zhǔn)信號(hào)以進(jìn)行時(shí)間/頻率測(cè)試。所述GPS天線(xiàn)單元和GPS時(shí)間參考模塊連接，所述GPS時(shí)間參考模塊連接于時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元上并提供測(cè)試基準(zhǔn)信號(hào)。所述CPU主控模塊連接于上述各模塊和電路單元，進(jìn)行控制以及信息交互。[0019]所述GPS天線(xiàn)單元，包括了外置GPS天線(xiàn)和內(nèi)置GPS天線(xiàn)，外置天線(xiàn)采用蘑菇頭天線(xiàn)，內(nèi)置天線(xiàn)使用陶瓷天線(xiàn)，由CPU主控模塊來(lái)進(jìn)行切換控制。[0020]所述GPS時(shí)間參考模塊為馴服的銣鐘或恒溫晶振并提供基準(zhǔn)時(shí)間/頻率，可以選用GPS授時(shí)模塊輸出的1PPS，來(lái)馴服銣原子鐘，或者恒溫晶振，產(chǎn)生基準(zhǔn)IPPS及IOMHz的基準(zhǔn)信號(hào)，供給時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元作為測(cè)試參考，以及作為系統(tǒng)的時(shí)間/頻率參考，給1PPS+T0D接口電路單元、IEEE1588雙PTP/NTP接口及處理模塊、G.703 El時(shí)鐘接口電路單元提供時(shí)間和頻率基準(zhǔn)信號(hào)。[0021]所述參考時(shí)間/時(shí)鐘接口單元處理輸入的參考時(shí)間/時(shí)鐘信號(hào)為時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元提供基準(zhǔn)源。[0022]所述1PPS+T0D接口電路單元采用RJ45及BNC作為物理連接器，輸入輸出1PPS+T0D 信號(hào)。[0023]所述IEEE1588接口及處理模塊采用RJ45作為100/1000M電接口，采用SFP作為100/1000M光接口。其輸入的PTP信號(hào)，經(jīng)過(guò)協(xié)議處理后解析為1PPS+T0D信號(hào)送入時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元。[0024]所述G.703 EI時(shí)鐘接口電路單元，采用BNC做接口，其輸入的G.703 El時(shí)鐘信號(hào)，解析為2.048MHz時(shí)鐘，送入時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元。[0025]所述時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元由可編程邏輯器件及專(zhuān)用芯片組共同搭建，由可編程邏輯器件完成測(cè)試信號(hào)調(diào)理，專(zhuān)用芯片組完成時(shí)間間隔測(cè)量。作為另外的實(shí)現(xiàn)方式，也可以由可編程邏輯器件直接完成時(shí)間/頻率測(cè)量，或者由專(zhuān)用芯片組完成時(shí)間測(cè)量。各種實(shí)現(xiàn)方式，在測(cè)量精度、分辨率有差異。[0026]所述主控模塊主要包括ARMlICPU芯片及其附屬電路，以及WINCE6操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件構(gòu)成，連接與各個(gè)單元電路模塊，完成對(duì)各單元的協(xié)調(diào)控制、測(cè)試數(shù)據(jù)處理、LCD觸摸屏操作、結(jié)果顯示等功能。[0027]所述輔助管理接口模塊，提供了 USB主口，可插入U(xiǎn)盤(pán)，交互數(shù)據(jù)；提供了 USB從口和網(wǎng)絡(luò)接口，可連接于PC，實(shí)現(xiàn)儀表與電腦的數(shù)據(jù)交互，完成結(jié)果的進(jìn)一步分析、處理和存儲(chǔ)等，也可完成對(duì)儀表的軟件升級(jí)。[0028]本實(shí)用新型綜合利用了 GPS授時(shí)技術(shù)、GPS馴服銣鐘或恒溫晶振技術(shù)，皮秒級(jí)的精密時(shí)間測(cè)量技術(shù)、高精度的頻率測(cè)量算法技術(shù)、精密時(shí)鐘漂移算法等技術(shù)，ARM及WINCE嵌入式控制技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)便攜式的IEEE1588時(shí)間及頻率同步分析儀表，可對(duì)移動(dòng)通信等領(lǐng)域的時(shí)間/頻率同步進(jìn)行測(cè)量分析。同時(shí)，本實(shí)用新型還可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)間及頻率基準(zhǔn)使用，可以輸出時(shí)間及頻率基準(zhǔn)信號(hào)，如1PPS+T0D、IEEE1588、以及G.703E1時(shí)鐘等。從而，本實(shí)用新型可以很好地滿(mǎn)足移動(dòng)通信時(shí)間/頻率同步測(cè)量分析的需求，為3G、4G移動(dòng)通信的科研、生產(chǎn)、工程和維護(hù)提供有效的專(zhuān)用工具。[0029]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):便攜式堅(jiān)固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，體積及重量比同類(lèi)儀表減少75%以上，尤其適合現(xiàn)場(chǎng)操作；7寸TFT彩屏觸摸操作，導(dǎo)航式中文菜單，圖形化測(cè)試結(jié)果顯示；高精度設(shè)計(jì)，儀表各項(xiàng)性能指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到計(jì)量級(jí)的通信同步測(cè)試專(zhuān)業(yè)儀表水平；符合IEEE、ITU-T相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足中國(guó)移動(dòng)公司的相關(guān)規(guī)范要求；功能設(shè)計(jì)實(shí)用、合理，切合用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際情況及日常維護(hù)需求；既可測(cè)試時(shí)間同步，也可測(cè)試時(shí)鐘同步，還能進(jìn)行深度分析，模板比對(duì)；提供多種時(shí)間、頻率測(cè)試接口，滿(mǎn)足實(shí)際工程、維護(hù)測(cè)試需求；開(kāi)創(chuàng)性引進(jìn)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析工具，進(jìn)行光路非對(duì)稱(chēng)補(bǔ)償測(cè)試、分析；儀表開(kāi)機(jī)鎖定速度快，有效提高測(cè)試工作效率；內(nèi)置GPS有源天線(xiàn)，也可外接蘑菇頭GPS有源天線(xiàn)，適應(yīng)不同現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境；可對(duì)儀表嵌入式軟件進(jìn)行在線(xiàn)升級(jí)，保護(hù)用戶(hù)投資。
權(quán)利要求1.一種精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀，其特征在于:包括GPS天線(xiàn)單元、GPS時(shí)間參考模塊、時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元、CPU主控模塊、1PPS+T0D時(shí)間接口電路單元、G.703 El時(shí)鐘接口電路單元、IEEE1588雙PTP/NTP接口及處理模塊、及參考時(shí)間/時(shí)鐘接口單元，所述1PPS+TOD接口電路單元、IEEE1588雙PTP/NTP接口及處理模塊、G.703 El時(shí)鐘接口電路單元、及參考時(shí)間/時(shí)鐘接口單元分別連接于時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元上并提供輸入測(cè)試信號(hào)，所述GPS天線(xiàn)單元和GPS時(shí)間參考模塊連接，所述GPS時(shí)間參考模塊連接于時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元上并提供測(cè)試基準(zhǔn)信號(hào)，所述CPU主控模塊連接于上述各模塊和電路單元，進(jìn)行協(xié)調(diào)控制以及信息交互。
2.如權(quán)利要求1所述的精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀，其特征在于:所述GPS天線(xiàn)單元，包括了外置GPS天線(xiàn)和內(nèi)置GPS天線(xiàn)，由CPU主控模塊來(lái)進(jìn)行切換控制。
3.如權(quán)利要求1所述的精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀，其特征在于:所述GPS時(shí)間參考模塊為馴服的銣鐘或恒溫晶振。
4.如權(quán)利要求1所述的精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀，其特征在于:所述參考時(shí)間/時(shí)鐘接口單元提供處理后的參考時(shí)間/時(shí)鐘信號(hào)給時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元作為基準(zhǔn)源。
5.如權(quán)利要求1所述的精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀，其特征在于:所述1PPS+TOD接口電路單元采用RJ45及BNC作為物理連接器。
6.如權(quán)利要求1所述的精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀，其特征在于:所述IEEE1588接口及處理模塊光、電接口、及協(xié)議處理電路。
7.如權(quán)利要求1所述的精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀，其特征在于:所述時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元由可編程邏輯器件及專(zhuān)用芯片組共同搭建，由可編程邏輯器件完成測(cè)試信號(hào)調(diào)理，專(zhuān)用芯片組完成時(shí)間間隔測(cè)量。
8.如權(quán)利要求1所述的精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀，其特征在于:所述CPU主控模塊與高精度時(shí)間/頻率測(cè)試電路單元交互，獲取測(cè)試數(shù)據(jù)，利用嵌入式軟件算法，完成時(shí)間測(cè)試分析、頻率精密測(cè)量、時(shí)鐘漂移分析計(jì)算。
9.如權(quán)利要求1所述的精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀，其特征在于:所述CPU主控模塊還連接有人機(jī)界面模塊、及輔助管理接口模塊，通過(guò)人機(jī)界面模塊對(duì)時(shí)間分析儀進(jìn)行操作控制所述，所述輔助管理接口模塊提供了 USB接口，可連接優(yōu)盤(pán)、電腦。
專(zhuān)利摘要一種精密時(shí)間/時(shí)鐘綜合分析儀，包括GPS天線(xiàn)單元、GPS時(shí)間參考模塊、時(shí)間/頻率精密測(cè)量單元、CPU主控模塊、1PPS+TOD時(shí)間接口電路單元、G.703 E1時(shí)鐘接口電路單元、IEEE1588雙PTP/NTP接口及處理模塊、及參考時(shí)間/時(shí)鐘接口單元；本實(shí)用新型可以很好地滿(mǎn)足3G通信領(lǐng)域?qū)r(shí)間同步精度測(cè)試的要求。
文檔編號(hào)H04L7/00GK203027268SQ201220751188
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者白巖, 李雙平, 龐俊恒 申請(qǐng)人:深圳市夏光通信測(cè)量技術(shù)有限公司