[發明專利]一種時間頻率同步一體化實現系統及實現方法

有效

• 申請號: 201410829415.X
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104506270A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 黃成
• 申請（專利權）人: 大唐電信（成都）信息技術有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;H04L7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

1.一種時間頻率同步一體化實現系統，其特征在于：包括時間參考輸入單元、頻率參考輸入單元、鐘控單元、時間輸出單元、頻率輸出單元、系統控制單元、電源單元、風扇單元以及背板單元；

時間參考輸入單元用于接收時間參考信號的輸入；

頻率參考輸入模塊用于接收頻率參考信號輸入；

鐘控單元用于接收時間頻率參考輸入單元的參考信號，并對這些信號進行濾波、解碼、鑒頻和鑒相運算，運算出一個高精度時間信號和高精度頻率信號，輸出到時間輸出單元和頻率輸出單元；

時間輸出單元用于進行時間同步信號輸出；

頻率輸出單元用于進行頻率同步信號輸出；

系統控制單元用于對整個設備的告警、輸入輸出狀態、性能參數進行查詢以及配置管理；

電源單元用于給系統其他單元進行供電；

風扇單元用于負責給系統其他單元進行散熱；

背板單元用于給系統各個單元提供物理連接，同時背板單元還為時間輸出單元和頻率輸出單元的1+1保護輸出功能提供相應的硬件接口。

2.根據權利要求1所述的時間頻率同步一體化實現系統，其特征在于：所述時間參考輸入單元采用MAX3232ESE芯片和RJ45插座的方式來接收時間參考信號輸入。

3.根據權利要求1所述的時間頻率同步一體化實現系統，其特征在于：所述頻率參考輸入模塊采用DS26303芯片和CC4同軸頭的方式來接收頻率參考信號輸入。

4.根據權利要求1所述的時間頻率同步一體化實現系統，其特征在于：所述鐘控單元由S3C2440、XC3S700AN以及高精度銣鐘組成。

5.根據權利要求1所述的時間頻率同步一體化實現系統，其特征在于：所述時間輸出單元采用MAX3232ESE芯片和RJ45插座的方式來進行時間同步信號輸出。

6.根據權利要求1所述的時間頻率同步一體化實現系統，其特征在于：所述頻率輸出單元采用DS26303和CC4插座的方式來進行頻率同步信號輸出。

7.根據權利要求1所述的時間頻率同步一體化實現系統，其特征在于：所述系統控制單元由S3C2440、XC3S250E、XC95144XL和RTL8201CP組成。

8.根據權利要求7所述的時間頻率同步一體化實現系統，其特征在于：計算機管理軟件通過以太網與系統控制單元進行通信，實現對整個設備的告警、輸入輸出狀態、性能參數進行查詢、配置管理；

其中，S3C2440是主控CPU，用于對整個設備信息的收集和下發；

XC3S250E用于對各個功能單元的信息進行硬件檢測，并上報到CPU；

XC95144XL用于對XC3S250E的I/O進行擴展；

RTL8201CP用于將CPU的信息轉換為以太網信號上傳到計算機管理軟件。

9.一種如權利要求1-8任意一項所述實現系統的時間頻率同步一體化實現方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)時間參考輸入單元接收外部的時間信號，并對時間信號進行解碼，產生時間參考1PPS信號和TOD信號，輸出到鐘控單元；

2)頻率參考輸入單元接收外部的2MBit信號和2MHz信號，通過分頻產生頻率參考1PPS信號，輸出到鐘控單元；

3)鐘控單元的銣鐘產生10MHz信號，通過10MHz信號產生系統1PPS；

4)當系統只有頻率參考1PPS信號輸入時，系統1PPS信號直接與頻率參考1PPS信號進行鑒相產生原始鑒相數據；當系統只有時間參考1PPS信號輸入時，系統1PPS信號直接與時間參考1PPS信號進行鑒相產生原始鑒相數據；當系統既有時間參考1PPS信號輸入，又有頻率參考1PPS信號輸入時，系統1PPS信號將根據上位機的配置來決定與時間參考1PPS信號還是與頻率參考1PPS信號來進行鑒相運算產生原始鑒相數據；

5)鐘控單元對原始鑒相數據進行中值濾波后，根據濾波后的鑒相數據對銣鐘的頻率進行調整。

10.根據權利要求9所述的時間頻率同步一體化實現方法，其特征在于，所述步驟5)中，具體調整算法如下：

5-1)設備上電啟動時處于初始化狀態Init，檢測到各個功能模塊均正常工作后，進入保持狀態Hold；

5-2)當銣鐘工作就緒后，設備進入快捕狀態Fasttrack，在快捕狀態系統會根據鑒相值對銣鐘進行較大步長的調整，使得系統的1PPS輸出精度在400ns以內；當連續10分鐘系統的1PPS精度都優于400ns后，設備會根據當前的跟蹤狀態進入如下4種狀態：Quadrant1、Quadrant2、Quadrant3以及Quadrant4，這4種狀態分別對應正弦函數的4個象限；

5-3)系統就在這4種狀態依次轉換：

Quadrant1→Quadrant2→Quadrant3→Quadrant4→Quadrant1

其中，Quadrant2→Quadrant3和Quadrant4→Quadrant1這兩種狀態稱為系統過零點，對應的相位點為0和π，在過零點時，銣鐘調整量要比上一次的調整量線性減小，減小比例常數與銣鐘的性能相對應，系統的輸出1PPS相位就呈現阻尼振蕩，最終穩定±50ns之內。