[發明專利]一種衛星與恒溫晶振互補的高精度頻率合成補償方法

有效

• 申請號: 202110683939.2
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113419286B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 真齊輝;底青云
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08;G01V3/38;G01S19/25;G01S19/42
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

1.一種衛星與恒溫晶振互補的高精度頻率合成補償方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1、對衛星模塊輸出的1PPS秒脈沖信號進行計數取平均值，輸出標準的秒時鐘脈沖數，即晶振頻率；

S2、根據所需輸出時鐘頻率和所述晶振頻率，確定主分頻數和插值補償誤差數；

S3、根據所述時鐘頻率、主分頻數和所述插值補償誤差數，確定均勻間隔參數及所述均勻間隔參數對應的排布矩陣；然后將所述插值補償誤差數按照所述均勻間隔參數對應的排布矩陣的規律均勻插入到所述主分頻數內，實現均勻間隔補償，以消除誤差；

所述S3具體為：

S3.1、根據所述時鐘頻率、主分頻數和所述插值補償誤差數，確定所述均勻間隔參數；

S3.2、根據所述均勻間隔參數以及所述時鐘頻率，確定所述均勻間隔參數對應的排布矩陣中的行數及每行的第一個序號和最后一個序號；

S3.3、根據所述時鐘頻率與所述行數，確定所述均勻間隔參數對應的排布矩陣中的列數；

S3.4、基于所述S3.1～S3.3，得到所述均勻間隔參數對應的排布矩陣，即均勻補償算法的排布矩陣；

S3.5、將所述插值補償誤差數按照所述均勻補償算法的排布矩陣規律均勻插入到所述主分頻數內，以消除誤差。

2.根據權利要求1所述的衛星與恒溫晶振互補的高精度頻率合成補償方法，其特征在于，所述均勻間隔補償，包括：奇偶1/2補償、1/4等間隔補償、1/8等間隔補償、…、1/2ⁿ等間隔補償；其中，n＝1，2，3，…，n。

3.根據權利要求1所述的衛星與恒溫晶振互補的高精度頻率合成補償方法，其特征在于，所述時鐘頻率越大，選取的均勻間隔參數越大。

4.根據權利要求1所述的衛星與恒溫晶振互補的高精度頻率合成補償方法，其特征在于，確定所述晶振的脈沖數之后還需對其進行平滑濾波，得到晶振頻率。

5.根據權利要求1所述的衛星與恒溫晶振互補的高精度頻率合成補償方法，其特征在于，所述行數等于所述均勻間隔參數。

6.根據權利要求1所述的衛星與恒溫晶振互補的高精度頻率合成補償方法，其特征在于，每行的所述第一個序號的確定方法，具體為：

步驟一、左邊設為0，右邊設為1，此時0為奇偶1/2補償中第1行的第一個序號，1為奇偶1/2補償中第2行的第一個序號；

步驟二、在所述步驟一設定的0、1的末尾再分別加上0和1，變成00、01、10、11，然后把末尾為0的依次移到左邊，末尾為1的依次移到右邊，從小到大重新排列得到左邊為00、10，右邊為01、11；最后把左邊和右邊一起組合起來成為00、10、01、11；此時，00，10，01，11分別為1/4等間隔補償矩陣中第1、2、3、4行的第一個序號；

步驟三、在所述步驟二的00，10，01，11的末尾再分別加上0和1，變成000、001、100、101、010、011、110、111，然后把末尾為0的依次移到左邊，末尾為1的依次移到右邊，從小到大重新排列得到左邊為000、100、010、110，右邊為001、101、011、111；最后把左邊和右邊一起組合起來成為000、100、010、110、001、101、011、111；此時，000、100、010、110、001、101、011、111分別為1/8等間隔補償矩陣中第1、2、3、…、8行的第一個序號；

步驟四、根據所述步驟二～步驟三的排列規律依次類推，依次在前一步驟的二進制數列后面分別加上0和1，并按照0在左、1在右的方式重新排列，即可分別得到1/2ⁿ等間隔補償矩陣中第1、2、3、…、2ⁿ行的第一個序號。

7.根據權利要求6所述的衛星與恒溫晶振互補的高精度頻率合成補償方法，其特征在于，每行的所述最后一個序號的確定方法，具體為：

根據所述均勻間隔參數，將每行的所述第一個序號開始，按照等差數列遞增排列；所述等差數列的公差為所述均勻間隔參數；然后將整個遞增序列的每個數與所述時鐘頻率相比較，若遞增數列的某一個數大于時鐘頻率，則這個數的前一個數為每行的最后一個序號。

8.根據權利要求1所述的衛星與恒溫晶振互補的高精度頻率合成補償方法，其特征在于，所述列數確定方法，具體為；

第一步：已知時鐘頻率為f，所述均勻補償算法的排布矩陣的行數為2ⁿ；將排布矩陣列數R+1，并將所述時鐘頻率f與所述排布矩陣列數R+1相減，判斷余數是否小于2ⁿ，如果余數小于2ⁿ，獲得列數為R，并結束計算R，否則繼續重復第一步的動作，直到結束計算；

第二步：計算向量Col[0:2ⁿ-1]，將矩陣某行的第一個編號連續加R個2ⁿ，如果結果大于時鐘頻率，那么該行最后一列有效，對應向量C的元素置1，否則無效，置0；

第三步：計算矩陣第i行的補償個數G[i]，最大不超過矩陣列數R，從矩陣第一行開始，逐個填補，直到所有余數全部填補完成為止；向量C某i個元素為1，代表第i行能夠填補R個，即G[i]＝R；否則能夠填補R-1個，即G[i]＝R-1，如果剩余的誤差個數r不夠填完i行，那么將剩余的數依次填補到i行的前面幾個即可，即G[i]＝r；

第四步：利用所述第一步至第三步完成一個大周期的循環輸出，實現相噪及時補償、輸出頻率穩定的波形。