[發明專利]一種基于實時跟蹤技術的原子鐘平穩切換系統

有效

• 申請號: 201710566076.4
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107483050B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 何冬;韓虹;孫云峰;趙明;杜二旺;秦曉偉;王國永;李迪;蔣軍紀
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H03L7/26
• 分類號: H03L7/26;G04F5/14
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李晶堯

1.一種基于實時跟蹤技術的原子鐘平穩切換系統，其特征在于：包括雙混頻時差電路、FPGA模塊、頻綜電路、電子開關和模擬鎖相環；其中FPGA模塊包括DDS模塊、相差測量模塊、無限脈沖響應數字濾波器模塊和故障檢測模塊；

DDS模塊：接收無限脈沖響應數字濾波器模塊傳來的頻率控制信號；接收外部傳來的原子鐘主路信號，將原子鐘主路信號進行數字頻率合成處理生成主路數字信號，在頻率控制信號的作用下，主路數字信號為頻率可調主路數字信號；將頻率可調主路數字信號發送至頻綜電路；接收外部傳來的原子鐘備路信號，將原子鐘備路信號進行數字頻率合成處理生成備路數字信號，在頻率控制信號的作用下，備路數字信號為頻率可調備路數字信號；將頻率可調備路數字信號發送至頻綜電路；

頻綜電路：接收DDS模塊傳來的頻率可調主路數字信號，將頻率可調主路數字信號進行數模轉換處理生成主路模擬信號，再將主路模擬信號進行混頻處理生成兩路主路混頻信號，并將其中一路主路混頻信號發送至電子開關，將另一路主路混頻信號發送至雙混頻時差電路；接收DDS模塊傳來的頻率可調備路數字信號，將頻率可調備路數字信號進行數模轉換處理生成備路模擬信號，再將備路模擬信號進行混頻處理生成兩路備路混頻信號，并將其中一路備路混頻信號發送至電子開關，將另一路備路混頻信號發送至雙混頻時差電路；

雙混頻時差電路：接收頻綜電路傳來的主路混頻信號，將主路混頻信號進行混頻處理生成主路檢測信號，將主路檢測信號依次進行低通濾波和整形處理，生成兩路處理后主路檢測信號，并將其中一路處理后主路檢測信號發送至相差測量模塊，將另一路處理后主路檢測信號發送至故障檢測模塊；接收頻綜電路傳來的備路混頻信號，將備路混頻信號進行混頻處理生成備路檢測信號，將備路檢測信號依次進行低通濾波和整形處理，生成兩路處理后備路檢測信號，并將其中一路處理后備路檢測信號發送至相差測量模塊，將另一路處理后備路檢測信號發送至故障檢測模塊；

相差測量模塊：接收雙混頻時差電路傳來的處理后主路檢測信號和處理后備路檢測信號，利用FPGA內的高頻時鐘，以處理后主路檢測信號為開門信號，以處理后備路檢測信號為關門信號，測量得到主時鐘和備時鐘的相差值，并將相差值輸出至無限脈沖響應數字濾波器模塊；

無限脈沖響應數字濾波器模塊：接收相差測量模塊傳來的相差值，對相差值進行濾波處理，生成頻率控制信號，并將頻率控制信號發送至DDS模塊；

故障檢測模塊：接收雙混頻時差電路傳來的處理后主路檢測信號和處理后備路檢測信號，分別測量處理后主路檢測信號和處理后備路檢測信號是否發生跳頻跳相，當檢測到主路檢測信號或處理后備路檢測信號發生跳頻跳相后，生成切換控制信號，并將切換控制信號輸出至電子開關；

電子開關：接收頻綜電路傳來的主路混頻信號和備路混頻信號；接收故障檢測模塊傳來的切換控制信號；根據切換控制信號選擇主路混頻信號或備路混頻信號的其中一路輸出到模擬鎖相環；

模擬鎖相環：接收電子開關傳來的主路混頻信號或備路混頻信號，將主路混頻信號或備路混頻信號依次進行信號鑒相、濾波處理，生成整機的輸出信號。

2.根據權利要求1所述的一種基于實時跟蹤技術的原子鐘平穩切換系統，其特征在于：原子鐘平穩切換系統相位跟蹤精度優于2ps，頻率跟蹤精度優于1e-14。

3.根據權利要求1所述的一種基于實時跟蹤技術的原子鐘平穩切換系統，其特征在于：所述的原子鐘主路信號和原子鐘備路信號均為10MHz。

4.根據權利要求3所述的一種基于實時跟蹤技術的原子鐘平穩切換系統，其特征在于：所述的主路數字信號和備路數字信號均為230KHz；頻率控制分辨率為0.018μHz。

5.根據權利要求1所述的一種基于實時跟蹤技術的原子鐘平穩切換系統，其特征在于：所述的主路模擬信號和備路模擬信號均為230KHz；兩路主路混頻信號和兩路備路混頻信號均為10.23MHz。

6.根據權利要求1所述的一種基于實時跟蹤技術的原子鐘平穩切換系統，其特征在于：所述的主路混頻信號和備路混頻信號均與10.229MHz的公共晶振進行混頻處理；兩路處理后主路檢測信號和兩路處理后備路檢測信號均為1KHz。

7.根據權利要求1所述的一種基于實時跟蹤技術的原子鐘平穩切換系統，其特征在于：所述的主路混頻信號或備路混頻信號與高穩壓控晶振VCXO輸出的10.23MHz信號進行鑒相處理；整機的輸出信號為10.23MHz。