[發明專利]使用高精度同步以太網頻率馴服本地低精度頻率源的方法

有效

• 申請號: 201711393679.5
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN107994968B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 李世光;張明;王鵬;毛新凱
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;H04J3/02
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發明公開了一種使用高精度同步以太網頻率馴服本地低精度頻率源的方法，包括：通過同步以太網接收并恢復遠程高精度頻率信號；計算所述本地低精度頻率源的頻率信號與遠程高精度頻率信號的相位差；使用環路濾波器對所述相位差進行濾波并計算環路參數；使用所述環路參數馴服并鎖定所述本地低精度頻率源的頻率信號。本發明能夠在同步以太網的末端節點，馴服恢復出低成本、兼具高準確度和穩定度指標的頻率信號，從而利用以太網實現頻率傳遞，實現數據通信網和頻率同步網的雙網合一。

技術領域

本發明涉及頻率源領域，特別是涉及一種使用高精度同步以太網頻率馴服本地低精度頻率源的方法。

背景技術

高精度頻率源是時間頻率系統的核心設備，是時間能夠穩定準確運行的心臟。原子頻率標準如氫原子鐘和銫原子鐘具有很好的穩定度和準確度，但是價格昂貴；銣原子鐘價格適中，但指標不如氫鐘和銫鐘；晶體振蕩器如恒溫晶振等相比較于原子頻標，價格最便宜，但準確度也最差，而且存在較大的由老化引起的頻率漂移。時頻基準系統的頻率信號由氫鐘和銫鐘產生，可以通過頻率分配專用網絡將高精度的頻率信號發播出去，該網絡只能進行頻率信號的發播，不能實現數據的交互通信。

以太網是實現數據交互通信很好的媒介，為了在以太網中實現頻率同步，國際電信聯盟于2007年推出了G.8262標準，即同步以太網技術，同步以太網是一種采用以太網鏈路碼流恢復時鐘的技術，簡稱SyncE。同步以太網通過以太網物理層芯片從串行數據碼流中恢復出發送端的時鐘，物理層編碼平均每4個比特就插入1個附加比特(4B/5B編碼)，這樣在其所傳輸的數據碼流中就不會出現超過4個1或者4個0的連續碼流，可有效地包含時鐘信息。在以太網源端口使用高精度的頻率源(氫鐘和銫鐘)發送數據，在接收端恢復并提取這個頻率，實現頻率通過以太網絡的傳遞，即同步以太網技術。

利用同步以太網技術，可以實現數據通信網和頻率同步網的雙網合一，從而降低網絡鋪設的成本。同步以太網恢復出的頻率信號具有很好的長期準確度和穩定度，但是由于網絡噪聲的存在，該頻率信號的短期穩定度較差。銣鐘和晶振具有優異的短期穩定度，但長期準確度較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種使用同步以太網恢復的頻率信號對本地頻率源進行馴服，將具有良好的長期準確度和穩定度但存在網絡噪聲的以太網傳輸頻率信號和具有優異的短期穩定度但長期準確度差的本地頻率源信號的優點相結合，以實現具有低成本、高精度的頻率標準信號。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

提供一種使用高精度同步以太網頻率馴服本地低精度頻率源的方法，包括：

S101：通過同步以太網接收并恢復遠程高精度頻率信號；

S103：計算所述本地低精度頻率源的頻率信號與遠程高精度頻率信號的相位差；

S105：使用環路濾波器對所述相位差進行濾波并計算環路參數；

S107：使用所述環路參數馴服并鎖定所述本地低精度頻率源的頻率信號。

進一步地，在所述步驟S101中使用同步以太網物理層收發芯片通過4B/5B解碼恢復出同步以太網源端的遠程高精度時鐘頻率信號。

進一步地，在所述步驟S103中使用數字雙混頻時差法計算所述本地低精度頻率源的頻率信號和遠程高精度頻率信號的相位差。

進一步地，在所述步驟S105中使用數字比例積分控制器實現環路濾波器，具體包括：

S151：計算所述環路的鑒相增益；

S153：計算所述環路的壓控增益；

S155：根據所述環路的鑒相增益和壓控增益計算環路的特征頻率和阻尼系數；

S157：根據所述環路的特征頻率和阻尼系數計算所述環路濾波器的比例系數和積分系數。