[發(fā)明專利]一種基于差拍數(shù)字化頻率測量的多參考鐘切換裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110886563.5
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113556201B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉婭;肖波;趙志雄;李孝輝;薛艷榮;朱峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院國家授時中心
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 杜陽陽

1.一種基于差拍數(shù)字化頻率測量的多參考鐘切換裝置，其特征在于，所述裝置包括：n+1個混頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、計算機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、壓控晶振和數(shù)字頻率信號合成器；

前n個所述混頻器的第一輸入端分別與n個原子鐘連接，第n+1個所述混頻器的第一輸入端與壓控晶振的信號輸出端連接；

n+1個所述混頻器的第二輸入端分別與所述數(shù)字頻率信號合成器的輸出端連接，n+1個所述混頻器的輸出端分別與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述計算機(jī)的輸入端連接，所述計算機(jī)的輸出端與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述壓控晶振的驅(qū)動端連接；

所述計算機(jī)用于確定模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的前n個通道的數(shù)字差拍信號中的最穩(wěn)定的數(shù)字差拍信號作為當(dāng)前調(diào)整周期的主用參考信號，并根據(jù)當(dāng)前調(diào)整周期的主用參考信號和第n+1個通道的數(shù)字差拍信號生成當(dāng)前調(diào)整周期的頻率調(diào)整量，輸出給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以產(chǎn)生所述壓控晶振的驅(qū)動信號。

2.一種基于差拍數(shù)字化頻率測量的多參考鐘切換方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的裝置，所述方法包括如下步驟：

獲取n個原子鐘輸出的頻率信號與數(shù)字頻率信號合成器輸出的參考信號混頻，并經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后輸出的前n個通道的數(shù)字差拍信號，作為n個輸入信號；

獲取壓控晶振的輸出信號與數(shù)字頻率信號合成器輸出的參考信號混頻，并經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后輸出的第n+1個通道的數(shù)字差拍信號，作為反饋信號；

確定n個所述輸入信號中的最穩(wěn)定的輸入信號作為當(dāng)前調(diào)整周期的主用參考信號；

計算當(dāng)前調(diào)整周期的主用參考信號與所述反饋信號之間的相對頻率差值作為當(dāng)前調(diào)整周期的頻率調(diào)整量；

根據(jù)所述頻率調(diào)整量對壓控晶振進(jìn)行控制；

當(dāng)n大于2時，所述確定n個所述輸入信號中的最穩(wěn)定的輸入信號作為當(dāng)前調(diào)整周期的主用參考信號，具體包括：

計算任意兩個輸入信號之間的第一相對頻率穩(wěn)定度和第二相對頻率穩(wěn)定度；所述第一相對頻率穩(wěn)定度為第一預(yù)設(shè)周期的相對頻率穩(wěn)定度，所述第二相對頻率穩(wěn)定度為第二預(yù)設(shè)周期的相對頻率穩(wěn)定度；當(dāng)所述第二預(yù)設(shè)周期未到達(dá)時，將所述第二相對頻率穩(wěn)定度設(shè)置為0；

分別根據(jù)任意兩個輸入信號之間的第一相對頻率穩(wěn)定度和第二相對頻率穩(wěn)定度，采用三角帽法計算每個輸入信號的頻率穩(wěn)定度，得到每個輸入信號的第一頻率穩(wěn)定度和第二頻率穩(wěn)定度；當(dāng)所述第二預(yù)設(shè)周期未到達(dá)時，將所述第二頻率穩(wěn)定度設(shè)置為0；

根據(jù)每個輸入信號的第一頻率穩(wěn)定度和第二頻率穩(wěn)定度，選取最穩(wěn)定的輸入信號作為當(dāng)前調(diào)整周期的主用參考信號；

所述根據(jù)每個輸入信號的第一頻率穩(wěn)定度和第二頻率穩(wěn)定度，選取最穩(wěn)定的輸入信號作為當(dāng)前調(diào)整周期的主用參考信號，具體包括：

判斷每個輸入信號的第二頻率穩(wěn)定度是否均為0，獲得第一判斷結(jié)果；

若所述第一判斷結(jié)果表示是，則選取第一頻率穩(wěn)定度最小的輸入信號作為當(dāng)前調(diào)整周期的主用參考信號；

若所述第一判斷結(jié)果表示否，則選取第二頻率穩(wěn)定度最小的輸入信號作為當(dāng)前調(diào)整周期的主用參考信號；

當(dāng)n等于2時，所述確定n個所述輸入信號中的最穩(wěn)定的輸入信號作為當(dāng)前調(diào)整周期的主用參考信號，具體包括：

分別將每個所述輸入信號中的當(dāng)前采樣時刻的輸入信號參數(shù)值與上一個采樣時刻的輸入信號參數(shù)值的差值，作為每個輸入信號的變化量；每個調(diào)整周期內(nèi)包含多個采樣時刻，每個所述輸入信號均包括一個調(diào)整周期內(nèi)的不同采樣時刻的輸入信號參數(shù)值；

分別將每個輸入信號的變化量與信號穩(wěn)定性閾值進(jìn)行比較，獲取變化量小于所述信號穩(wěn)定性閾值的輸入信號，組成參考信號序列；

判斷所述參考信號序列中是否包含上一個調(diào)整周期的主用參考信號所在通道的輸入信號，獲得第四判斷結(jié)果；

若所述第四判斷結(jié)果表示是，則將上一個調(diào)整周期的主用參考信號所在通道的輸入信號確定為當(dāng)前調(diào)整周期的主用參考信號；

若所述第四判斷結(jié)果表示否，則判斷所述參考信號序列是否為空，獲得第五判斷結(jié)果；

若所述第五判斷結(jié)果表示否，則將所述參考信號序列中的輸入信號作為主用參考信號；

若所述第五判斷結(jié)果表示是，則選取n個所述輸入信號中變化量最小的輸入信號作為主用參考信號。