t+k2，t+b2
[0088]其中kp k2為光纖的上下行延遲溫漂系數(shù)，k /，k2’為電子學(xué)的上下行延遲溫漂系數(shù)，由上式可得，
[0089]ATdelay down= (k ^k1' )*At
[0090]ATdelayup= (k2+k2，)*At
[0091 ] Δ Tdelay down/ Δ Tdelay up= (k !+k/ ) / (k2+k2，)
[0092]ATdelaydown= ΔΤ
delay—total
/ (1+ (k2+k2，) / (W ))
[0093]當(dāng)溫度變化時(shí)，ATdelay ttrtal隨之變化并可以直接測量計(jì)算得到，則下行延遲增量Δ Tdelay—dOTn可由kp k2，k/，k2’計(jì)算得出。在本實(shí)施中，Slave調(diào)相模塊采用對稱結(jié)構(gòu)，k/和k2’近似相等，同時(shí)，本實(shí)施采用的光纖長度為1km，型號(hào)為G625D，其上下行延遲的溫漂近似線性，溫漂系數(shù)分別為146.6ps/°C，146.4ps/°C，近似相等。此時(shí)，公式可以進(jìn)行縮并，Δ Tdelay—dOTn為Δ T delay—t(rtal的一半，標(biāo)定和補(bǔ)償過程隨之簡化。
[0094]本方法也適用于上述四個(gè)系數(shù)不相等的情況。
[0095]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高精度時(shí)鐘分發(fā)和相位自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括時(shí)鐘分發(fā)模塊Master和多個(gè)前端電子學(xué)節(jié)點(diǎn)Slave，Master采用光纖將時(shí)鐘分發(fā)給多個(gè)Slave，其中: Master通過光纖將時(shí)鐘發(fā)送到Slave，Slave接收到時(shí)鐘后通過光纖將時(shí)鐘重新傳回到Master，Master對時(shí)鐘的往返時(shí)間之和進(jìn)行動(dòng)態(tài)測量得到時(shí)鐘的上下行延時(shí)，并將測量結(jié)果發(fā)送到Slave，Slave根據(jù)測量結(jié)果對接收到的時(shí)鐘進(jìn)行動(dòng)態(tài)相位調(diào)節(jié)，使Slave與Master保持相位同步。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度時(shí)鐘分發(fā)和相位自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，其中，所述Master對時(shí)鐘的往返時(shí)間之和進(jìn)行動(dòng)態(tài)測量，采用數(shù)字雙混頻鑒相器配合計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)，其中計(jì)數(shù)器測量整周期部分，為粗時(shí)間；超出部分采用數(shù)字雙混頻鑒相器進(jìn)行測量，為細(xì)時(shí)間，兩者結(jié)合即得到精確時(shí)間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度時(shí)鐘分發(fā)和相位自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，其中，每個(gè)Slave具有相位粗調(diào)單元和相位細(xì)調(diào)單元，Slave采用相位粗調(diào)和相位細(xì)調(diào)對接收到的時(shí)鐘進(jìn)行動(dòng)態(tài)相位調(diào)節(jié)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度時(shí)鐘分發(fā)和相位自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，其中，所述相位粗調(diào)單元基于精確時(shí)鐘同步協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度時(shí)鐘分發(fā)和相位自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，其中，所述相位細(xì)調(diào)單元采用現(xiàn)場可編程門陣列鎖相環(huán)FPGA PLL實(shí)現(xiàn)，將需要調(diào)相的時(shí)鐘輸入FPGA PLL，經(jīng)延遲后輸出，實(shí)現(xiàn)對時(shí)鐘的精確調(diào)節(jié)。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度時(shí)鐘分發(fā)和相位自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，其中，所述相位細(xì)調(diào)單元采用FPGA PLL組成對稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行相位調(diào)節(jié)，Slave接收到時(shí)鐘后，使用FPGA PLL進(jìn)行相位調(diào)節(jié)得到系統(tǒng)時(shí)鐘，該系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)送到Master之前再經(jīng)過一次FPGA PLL相位調(diào)節(jié)，兩個(gè)FPGA PLL相位調(diào)節(jié)采用的調(diào)相值相同，保持對稱。7.一種利用權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的高精度時(shí)鐘分發(fā)和相位自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行相位調(diào)節(jié)的方法，其中，該方法采用延遲增量算法計(jì)算相位調(diào)節(jié)值，并采用相位粗調(diào)和相位細(xì)調(diào)對時(shí)鐘進(jìn)行動(dòng)態(tài)相位調(diào)節(jié)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的相位調(diào)節(jié)的方法，其中，所述采用延遲增量算法計(jì)算相位調(diào)節(jié)值，包括: 時(shí)鐘通過光纖從Master傳輸?shù)絊lave，然后再從Slave返回Master，測量時(shí)鐘的往返時(shí)間之和即得到時(shí)鐘的上下行延時(shí)，通過研宄上下行延時(shí)相對某參考溫度下的增量值的變化，測得上下行延時(shí)的增量的比例系數(shù)，按此比例系數(shù)結(jié)合往返延時(shí)的動(dòng)態(tài)測量結(jié)果，在不需要溫度傳感電路的情況下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的高精度相位補(bǔ)償。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的相位調(diào)節(jié)的方法，其中，所述采用延遲增量算法計(jì)算相位調(diào)節(jié)值，具體包括: 在時(shí)間測量中，測得I\，T2，T3，T4，其中Master發(fā)送同步幀的時(shí)刻記為T1, Slave接收同步幀的時(shí)刻記為T2，Slave發(fā)送應(yīng)答幀的時(shí)刻記為T3，Master接收應(yīng)答幀的時(shí)刻記為T4，由以下公式計(jì)算下行延遲Tdelay dmm和上行延遲T delay up: T= τ -T —τ1 delay_down 1 2 1 I 1 offsetTdelay—up — T 4_T3+Toffset 其中，LffsetS Slave和Master之間的時(shí)間差，貝丨j上下行延遲和T delay—t()tal為， T= τ +τ1 delay_total 1 delay_up 1 delay_downTdelay_total= T ^+VTl 在恒溫環(huán)境下，下行延遲和上行延遲保持不變，若環(huán)境溫度改變，將往返延遲減去標(biāo)定的延遲值，得到延遲值的溫漂，其中往返延遲溫漂為上下行溫漂之和: A Tdelay—total 八 T delay—up+ 八 ^delay down 根據(jù)對光纖溫漂和基于對稱FPGA PLL調(diào)相的Slave電子學(xué)溫漂的研宄，Tdelay up, Tdelay—dOTn中光纖和采用對稱FPGA PLL調(diào)相的Slave延遲隨溫度變化近似線性變化，則有 r^delay down ^ lt+ki ?+bi Tdelay—up= k 2t+k2’ t+b2 其中h，k2為光纖的上下行延遲溫漂系數(shù)，k/，k2’為電子學(xué)的上下行延遲溫漂系數(shù)，由上式可得，ATdelay down= (k ^k1' )*AtATdelayup= (k2+k2，)*At Δ Tdelay down/ Δ Tdelay up= (k !+V ) / (k2+k2，)ATdelaydown= ΔΤ delay_total/ (1+ (k2+k2，) / (W )) 當(dāng)溫度變化時(shí)，Δ Tdelay—total隨之變化并能夠直接測量得到，下行延遲增量Δ T delay—d_可由Ii1，k2，k/，k2’計(jì)算得出；在基于FPGA PLL調(diào)相的對稱結(jié)構(gòu)下，V和k2’相等，同時(shí)，根據(jù)研宄，光纖的上下行溫漂系數(shù)也近似相等；此時(shí)計(jì)算公式可以縮并，ATdelay down^ ATdelaytotal的一半，標(biāo)定和補(bǔ)償過程隨之簡化。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的相位調(diào)節(jié)的方法，其中，所述采用相位粗調(diào)和相位細(xì)調(diào)對時(shí)鐘進(jìn)行動(dòng)態(tài)相位調(diào)節(jié)，包括: 相位粗調(diào)基于精確時(shí)鐘同步協(xié)議來實(shí)現(xiàn)； 相位細(xì)調(diào)采用FPGA PLL組成對稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行相位調(diào)節(jié)，Slave接收到時(shí)鐘后，使用FPGAPLL進(jìn)行相位調(diào)節(jié)得到系統(tǒng)時(shí)鐘，該系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)送到Master之前再經(jīng)過一次FPGA PLL相位調(diào)節(jié)，兩個(gè)FPGA PLL相位調(diào)節(jié)采用的調(diào)相值相同，保持對稱。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高精度時(shí)鐘分發(fā)和相位自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)及其相位調(diào)節(jié)方法，該系統(tǒng)包括時(shí)鐘分發(fā)模塊Master和多個(gè)前端電子學(xué)節(jié)點(diǎn)Slave，Master采用光纖將時(shí)鐘分發(fā)給多個(gè)Slave，其中：Master通過光纖將時(shí)鐘發(fā)送到Slave，Slave接收到時(shí)鐘后通過光纖將時(shí)鐘重新傳回到Master，Master對時(shí)鐘的往返時(shí)間之和進(jìn)行動(dòng)態(tài)測量得到時(shí)鐘的上下行延時(shí)，并將測量結(jié)果發(fā)送到Slave，Slave根據(jù)測量結(jié)果對接收到的時(shí)鐘進(jìn)行動(dòng)態(tài)相位調(diào)節(jié)，使Slave與Master保持相位同步。利用本發(fā)明，提高了相位同步精度，減少了溫度變化造成的調(diào)相誤差。
【IPC分類】H04J3/06
【公開號(hào)】CN104917582
【申請?zhí)枴緾N201510390265
【發(fā)明人】趙雷, 褚少平, 江鯫怡, 劉樹彬, 安琪
【申請人】中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月30日