本發(fā)明涉及時基源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高穩(wěn)時基信號輸出系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的中國UTC、北斗衛(wèi)星時間、GPS衛(wèi)星時間、各種高精度的原子鐘均能夠作為時基源，用于通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部的時間參考，但由于各時基源彼此獨立，同一時基源只能提供一種時間參考，無法滿足用戶在不同場合的需求。傳統(tǒng)時基信號輸出系統(tǒng)僅采用一種時基源，并輸出一路時基參考信號，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的時基源大聲故障時，整個系統(tǒng)將無法使用，即便更換新的時基源，也需花較多時間對新更換的時基源進行校準(zhǔn)，且由于校準(zhǔn)存在一定偏差，系統(tǒng)輸出的時基參考信號準(zhǔn)確性較低，不能滿足高精度場合的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多路時基參考信號相互校準(zhǔn)，故障率低，準(zhǔn)確性高，適用廣泛的高穩(wěn)時基信號輸出系統(tǒng)。

本發(fā)明技術(shù)方案為：一種高穩(wěn)時基信號輸出系統(tǒng)，包括：

外部信號輸入端，用于輸入外部脈沖信號至頻率切換模塊；

本地參考時基源，用于生成本地參考時基信號，并輸出至頻率同步模塊和頻率切換模塊，以及接收所述中央處理器反饋的第二相值調(diào)整信號；

銣原子鐘，用于生成銣原子鐘信號，并輸出至?xí)r基切換模塊和中央處理器，以及接收所述中央處理器反饋的第一相值調(diào)整信號；

GPS時鐘模塊，用于生成GPS時鐘信號，并輸出至頻率同步模塊和時基切換模塊；

頻率切換模塊，用于接收外部脈沖信號和本地參考時基信號，以本地參考時基信號為基準(zhǔn)對外部脈沖信號進行倍頻，并將倍頻后的外部脈沖信號輸出至?xí)r基切換模塊；

頻率同步模塊，用于接收GPS時鐘信號、銣原子鐘信號和本地參考時基信號，通過中央處理器的鎖相環(huán)控制實現(xiàn)三種信號的同步；

時基切換模塊，用于接收GPS時鐘信號、銣原子鐘信號和頻率切換模塊輸出的外部脈沖信號，并以其中一路信號作為輸出信號源；

中央處理器，用于通過鎖相環(huán)實現(xiàn)GPS時鐘信號、銣原子鐘信號和本地參考時基信號的同步。

進一步的，所述頻率切換模塊包括走時計數(shù)器和信號發(fā)生模塊；

所述走時計數(shù)器用于以本地參考時基信號為基準(zhǔn)，對接收到的外部脈沖信號進行測頻，并將測頻結(jié)果發(fā)送至中央處理器，所述中央處理器根據(jù)所述測頻結(jié)果生成倍頻控制信號；

所述信號發(fā)生模塊用于根據(jù)所述中央處理器輸出的倍頻控制信號實現(xiàn)外部脈沖信號的倍頻。

進一步的，所述頻率同步模塊包括第一比相模塊和第二比相模塊；

所述第一比相模塊用于以GPS時鐘信號為基準(zhǔn)，對銣原子鐘信號進行相差測量，計算出第一調(diào)相值后發(fā)送給中央處理器，所述中央處理器根據(jù)所述第一調(diào)相值生成第一相值調(diào)整信號，并將所述第一相值調(diào)整信號反饋給銣原子鐘；

所述第二比相模塊用于以銣原子鐘信號為基準(zhǔn)，對本地參考時基信號進行相差測量，計算出第二調(diào)相值后發(fā)送給中央處理器，所述中央處理器根據(jù)所述第二調(diào)相值生成第二相值調(diào)整信號，并將所述第二相值調(diào)整信號反饋給本地參考時基源。

進一步的，所述頻率同步模塊還包括第一秒脈沖產(chǎn)生模塊和第二秒脈沖產(chǎn)生模塊；

所述第一秒脈沖產(chǎn)生模塊用于接收銣原子鐘信號，生成1PPS秒脈沖信號并發(fā)送給第一比相模塊；

所述第二秒脈沖產(chǎn)生模塊用于接收本地參考時基信號，生成1PPS秒脈沖信號并發(fā)送給第二比相模塊。

進一步的，所述時基切換模塊包括三選一選擇器，所述三選一選擇器用于接收GPS時鐘信號、銣原子鐘信號和頻率切換模塊輸出的外部脈沖信號，并選擇其中一路信號作為輸出信號源。

進一步的，還包括用戶選擇信號輸入端，所述用戶選擇信號輸入端用于發(fā)送選擇指令至所述中央處理器，所述中央處理器根據(jù)接收到的選擇指令指定GPS時鐘信號、銣原子鐘信號、頻率切換模塊輸出的外部脈沖信號中的相應(yīng)信號為輸出信號源。

進一步的，所述GPS時鐘信號、銣原子鐘信號、頻率切換模塊輸出的外部脈沖信號均為10MHz信號。

本發(fā)明的有益效果：利用中央控制器鎖相環(huán)的控制方式，以GPS時鐘信號為基準(zhǔn)，實現(xiàn)銣原子鐘信號和本地參考時基信號的同步。將同步后的本地參考時基信號作為外部脈沖信號的基準(zhǔn)，使外部脈沖信號以任意頻率輸入時，均能與系統(tǒng)參考時鐘一致，從而滿足用戶任意頻段輸入，且輸入間隔穩(wěn)定一致。而通過三選一選擇器選擇中路信號中的其中一路作為最終輸出信號源，在其余時基源發(fā)生故障時，仍能保證穩(wěn)定的時鐘參考信號輸出，均有更好的穩(wěn)定性。三路信號彼此同步，對其中一路時基源進行更換后，無需校準(zhǔn)既能實現(xiàn)與系統(tǒng)同步，使用方便，且準(zhǔn)確率高。根據(jù)用戶指令選擇指定時基源作為最終輸出，能夠滿足用戶不同場合的需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種高穩(wěn)時基信號輸出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明頻率切換模塊結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明頻率同步模塊結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本發(fā)明時基切換模塊結(jié)構(gòu)框圖；

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明：

如圖1所示，本系統(tǒng)包括外部信號輸入端、本地參考時基源、銣原子鐘、GPS時鐘模塊、頻率切換模塊、頻率同步模塊、時基切換模塊和中央處理器。其中，外部信號輸入端用于輸入外部脈沖信號至頻率切換模塊，本地參考時基源，用于生成本地參考時基信號，并輸出至頻率同步模塊和頻率切換模塊，以及接收所述中央處理器反饋的第二相值調(diào)整信號；銣原子鐘，用于生成銣原子鐘信號，并輸出至?xí)r基切換模塊和中央處理器，以及接收所述中央處理器反饋的第一相值調(diào)整信號；GPS時鐘模塊，用于生成GPS時鐘信號，并輸出至頻率同步模塊和時基切換模塊；頻率切換模塊，用于接收外部脈沖信號和本地參考時基信號，以本地參考時基信號為基準(zhǔn)對外部脈沖信號進行倍頻，并將倍頻后的外部脈沖信號輸出至?xí)r基切換模塊；

頻率同步模塊，用于接收GPS時鐘信號、銣原子鐘信號和本地參考時基信號，通過中央處理器的鎖相環(huán)控制實現(xiàn)三種信號的同步；

時基切換模塊，用于接收GPS時鐘信號、銣原子鐘信號和頻率切換模塊輸出的外部脈沖信號，并以其中一路信號作為輸出信號源；

中央處理器，用于通過鎖相環(huán)實現(xiàn)GPS時鐘信號、銣原子鐘信號和本地參考時基信號的同步。

如圖2所示，頻率切換模塊包括走時計數(shù)器和信號發(fā)生模塊，走時計數(shù)器以本地參考時基信號10MHz為基準(zhǔn)，對接收到的外部脈沖信號進行測頻，并將測頻結(jié)果發(fā)送至中央處理器存儲，中央處理器根據(jù)測頻結(jié)果生成倍頻控制信號，對信號發(fā)生模塊CY22150的倍頻系數(shù)寄存器進行配置，使外部輸入的脈沖信號倍頻至10MHz。

如圖3所示，頻率同步模塊包括第一秒脈沖產(chǎn)生模塊和第二秒脈沖產(chǎn)生模塊，以及第一比相模塊和第二比相模塊，第一秒脈沖產(chǎn)生模塊用于接收銣原子鐘信號，生成1PPS秒脈沖信號并發(fā)送給第一比相模塊；第二秒脈沖產(chǎn)生模塊用于接收本地參考時基信號，生成1PPS秒脈沖信號并發(fā)送給第二比相模塊。第一比相模塊以GPS時鐘信號為基準(zhǔn)，對銣原子鐘信號進行相差測量，計算出第一調(diào)相值后發(fā)送給中央處理器，中央處理器根據(jù)第一調(diào)相值生成第一相值調(diào)整信號，并將第一相值調(diào)整信號反饋給銣原子鐘，從而使銣原子鐘輸出秒信號同步于GPS輸出的UTC時間，實現(xiàn)銣原子鐘與GPS時鐘模塊信號的同步。第二比相模塊以銣原子鐘信號為基準(zhǔn)，對本地參考時基信號進行相差測量，計算出第二調(diào)相值后發(fā)送給中央處理器，中央處理器根據(jù)第二調(diào)相值生成第二相值調(diào)整信號，并將第二相值調(diào)整信號反饋給本地參考時基源，從而實現(xiàn)本地參考時基信號與銣原子鐘信號的同步。

如圖4所示，時基切換模塊包括三選一選擇器，三選一選擇器接收GPS時鐘信號、銣原子鐘信號和頻率切換模塊輸出的外部脈沖信號，可以自動選擇其中一路信號作為輸出信號源。也可以根據(jù)用戶選擇信號輸入端輸入的選擇指令進行輸出，選擇指令發(fā)送至中央處理器，中央處理器根據(jù)接收到的選擇指令指定GPS時鐘信號、銣原子鐘信號、頻率切換模塊輸出的外部脈沖信號中的相應(yīng)信號為輸出信號源。

為滿足上述系統(tǒng)時基輸出信號能夠連續(xù)有效工作，頻率同步模塊以及時基切換模塊需要協(xié)調(diào)工作：

在用戶特殊需求下，針對圖4，用戶通過向中央處理器發(fā)送命令字，使系統(tǒng)時基10MHz輸出采用外部信號輸入經(jīng)頻率切換單元處理后獲得的10MHz信號。此時無論圖3同步工作是否在繼續(xù)，都不會影響到整機輸出的是系統(tǒng)時基10MHz。

按照圖3，(A)中央處理器首先響應(yīng)用戶相位調(diào)整請求，并按照具體的調(diào)相值對銣原子鐘及本地參考時基進行相應(yīng)的調(diào)相處理。(B)然后針對第一比相模塊獲得的第一調(diào)相值，通過中央處理器按照第一相位調(diào)整信號對銣原子鐘進行調(diào)相處理。(C)最后對第二比相模塊獲得的第二調(diào)相值，通過中央處理器按照第二相位調(diào)整信號對本地參考時基進行調(diào)相處理。需要說明的是：上述(A)是具有最高優(yōu)先級，即一旦用戶有相位請求，則立即響應(yīng)，這樣因為用戶的請求，中央處理器的調(diào)整期間是會影響到整機輸出的時系統(tǒng)時基10MHz的，故在用戶輸出端需要等待調(diào)整完畢信號才能正常工作。上述(C)具有次高優(yōu)先級，因為整個裝置依賴本地參考時基作為最終輸出級信號源，它決定了整個裝置輸出級的信號頻率是否穩(wěn)定，按照圖3第二相位調(diào)整信號并非實時工作，而是根據(jù)中央處理器按照內(nèi)部程序根據(jù)第一相位調(diào)整信號進行N次(N可以根據(jù)需求選擇)調(diào)相后才進行一次第二相位調(diào)整信號調(diào)相工作。上述(B)優(yōu)先級最低，它在整個裝置工作過程中是實時工作的，一旦有上述任一種調(diào)整需求，它都會停止工作。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。