CN102281062B - 一种输出时钟信号的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及通信技术领域，特别涉及一种输出时钟信号的方法和设备，用以解决现有技术中存在的在参考信号丢失后，很难输出准确的时钟信号的问题。本发明实施例的方法包括：确定参考信号丢失前最后一次确定的控制数模转换器DA电压输出的数字值以及最后一次确定的调整参数值；在每个中断时刻，根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器实际频率值；在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值时，根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，并根据数字值，输出时钟信号。采用本发明实施例的方法能够提高在参考信号丢失后输出时钟信号的准确性。

Description

一种输出时钟信号的方法和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种输出时钟信号的方法和设备。

背景技术

对于数字通信网来说，它需要提供多种不同应用的业务，从普通业务到智能增值业务，从语音业务到数据、图像等综合业务，多种业务的并存使得系统的时钟显得越来越重要。

稳定的时钟信号是保证通信网内各种设备正常工作的基础，如果没有准确的时钟信号，数字信息在传递过程中就不可避免地会出现误码、滑码等现象，从而造成通信质量下降。

通常采用的时钟保持方法是使用高温压控晶体振荡器或铷钟，根据输入的时钟参考源，输出时钟信号。

在通信系统中各个基站的时钟相位指标要求在3us之内，在锁相环正常锁定状态下，该指标可以满足，但如果参考信号在一定时间内丢失，该指标就很难满足。

综上所述，目前输出时钟信号的方法，在参考信号丢失后，很难输出准确的时钟信号。

发明内容

本发明实施例提供一种输出时钟信号的方法和设备，用以解决现有技术中存在的在参考信号丢失后，很难输出准确的时钟信号的问题。

本发明实施例提供的一种输出时钟信号的方法，该方法包括：

确定参考信号丢失前最后一次确定的控制数模转换器DA电压输出的数字值以及最后一次确定的调整参数值；

在每个中断时刻，根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器实际频率值；

在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值时，根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，并根据调整后的数字值，输出时钟信号。

本发明实施例提供的一种处理器，该处理器包括：

数值确定模块，用于确定参考信号丢失前最后一次确定的控制数模转换器DA电压输出的数字值以及最后一次确定的调整参数值

频率确定模块，用于在每个中断时刻，根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器实际频率值；

输出模块，用于在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值时，根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，并输出数字值。

本发明实施例提供的一种输出时钟信号的设备，包括：逻辑控制电路、压控晶体振荡器和数模转换器DA，该设备还包括处理器；

处理器，用于确定参考信号丢失前最后一次确定的控制DA电压输出的数字值以及最后一次确定的调整参数值，在每个中断时刻，根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器实际频率值，在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值时，根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，输出调整后的数字值；

所述DA，用于根据数字值输出电压信号；

所述压控晶体振荡器，用于根据电压信号输出频率信号；

所述逻辑控制电路，用于根据频率信号输出时钟信号。

由于在每个中断时刻，根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器实际频率值，并在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值时，根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，并根据数字值，输出时钟信号，从而提高了在参考信号丢失后输出时钟信号的准确性，实现了高指标的频率输出；进一步的提高了业务传输的稳定性。

附图说明

图1A为本发明实施例晶振老化曲线示意图；

图1B为本发明实施例输出时钟信号的设备结构示意图；

图1C为本发明实施例处理器的结构示意图；

图2为本发明实施例输出时钟信号的流程示意图；

图3为本发明实施例参考信号丢失前的方法流程示意图；

图4为本发明实施例参考信号丢失后的方法流程示意图；

图5为本发明实施例参考信号恢复后的方法流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例确定参考信号丢失前最后一次确定的控制DA(DigitalAnalog Converter，数模转换器)电压输出的数字值以及最后一次确定的调整参数值，在每个中断时刻，根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器实际频率值，在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值时，根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，并根据数字值，输出时钟信号。本发明实施例提高了在参考信号丢失后输出时钟信号的准确性，实现了高指标的频率输出。

下面先介绍下晶振的老化曲线。

晶振的数学老化曲线如图1A(曲线也可能是递增的，由于计算方法相同，所以只用一种进行举例说明)：

老化曲线的数学公式：

f(t)＝Aln(Bt+1)+C…………………公式一；

图1A中，横坐标t表示时间，纵坐标f表示晶振的频率。

公式一中A、B、C是描述曲线变化的常数，每一个晶振的这3个常数都不相同。

本发明实施例通过时钟锁相环在锁定参考信号的时候，对这3个参数进行不断的计算修正，经过一定长的时间，计算出一个很逼进的值。

由于上述公式直接计算比较麻烦，将对数回归转化为线性回归，可以做如下简化：

由于时间t取值很大(一般大于1000s)，所以Bt＞＞1，公式一简化如下：

f(t)＝Aln Bt+C………………公式二；

即：f(t)＝AlnB+Alnt+C………………………公式三；

设T＝lnt则：

f(t)＝AT+AlnB+C………………………公式四；

因为(AlnB+C)是常数，可以设M＝AlnB+C则：

f(t)＝AT+M……………………………公式五；

其中，f(t)是t时刻的压控晶体振荡器实际频率值；A是调整参数值；M是数字值；T是lnt，t是参考信号丢失的持续时间。

对上式线性回归计算：

$A=\frac{N\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(f_i-{\stackrel{\‾}{f}}_i)(t_i-\stackrel{\‾}{t_i})}{f_0\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(t_i-\stackrel{\‾}{t_i})}^2}$ …………………公式六；

A是调整参数值；f₀是压控晶体振荡器理想频率值。

其中：

${\stackrel{\‾}{f}}_i=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f}_i$ …………………公式七；

是前N个中断时刻的压控晶体振荡器平均频率值；N是正整数；f_i是第i个中断时刻的压控晶体振荡器实际频率值；

$\stackrel{\‾}{t_i}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{t}_i$ …………………公式八。

其中，是前N个中断时刻中相邻两个中断时刻之间的平均时长；t_i是第i个中断时刻和第i-1个中断时刻之间的时长；

当输入参考源丢失后，模拟计算晶振的老化过程，根据老化过程补偿相位偏差。

下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。

如图1B所示，本发明实施例输出时钟信号的设备包括：处理器10、DA20、压控晶体振荡器30和逻辑控制电路40。

处理器10，用于确定参考信号丢失前最后一次确定的控制DA20电压输出的数字值(以下简称数字值)以及最后一次确定的调整参数值，在每个中断时刻，根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器30的实际频率值，在相邻两次确定的压控晶体振荡器30的实际频率值的差值等于DA20的最小分辨率的变化频率值时，根据DA20的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，并向DA20输出调整后的数字值。

如果没有调整，则处理器10输出当前中断时刻的数字值。

DA20，用于根据数字值向压控晶体振荡器30输出电压信号。

压控晶体振荡器30，用于根据电压信号向逻辑控制电路40输出频率信号。

逻辑控制电路40，用于根据频率信号输出时钟信号。

图1B中可以有7个接口，下面分别进行说明。

接口1：外部时钟源信号输入到逻辑控制电路40，送入的时钟同步系统的参考源；

接口2：压控晶体振荡器30送到逻辑控制电路40的时钟，在逻辑控制电路40中分频后与输入的时钟进行鉴相；

接口3：处理器10和逻辑控制电路40之间的接口，作用是通过处理器读取逻辑控制电路中的值；

接口4：处理器10和DA20之间的接口，作用是处理器10对DA20进行控制，写入经过计算的数字值；

接口5：DA20和压控晶体振荡器30之间的接口，作用是DA20控制压控晶体振荡器30的输出频率；

接口6：送出的最终系统时钟，该时钟是压控晶体振荡器30送入到逻辑控制电路40后的时钟，分频到系统需要的时钟后送出；

接口7：处理器10对外的数据接口，将锁相的状态以及相关信息送到外部监测系统。

本发明实施例的逻辑控制电路40由逻辑器件组成，比如是CPLD、FPGA逻辑电路组成。逻辑控制电路40对本地时钟源与外部时钟源的鉴相功能、提供与处理器的控制接口、对压控振荡器倍频。较佳的，可以使用高频时钟(对压控振荡器倍频后的时钟)对鉴相器的输出波形进行采样，量化鉴相值，然后存储后，通过与处理器10的接口送到处理器10进行计算。

本发明实施例的压控晶体振荡器30是本地时钟源。较佳的，可以使用三级钟的高稳压控振荡器，这样可以降低成本。

本发明实施例的处理器10可以是CPU、DSP或者是其他可完成控制功能的装置。处理器10从逻辑控制电路40中读取鉴相器的差值，实现环路滤波器算法并用计算结果控制DA20的输出电压，在锁相运行中进行状态切换，包括自由状态、快捕状态、跟踪状态、保持状态等，将锁相环的工作状态通过通讯口传递给外部监测系统，或者通过监测系统控制它的工作状态。

本发明实施例的DA20由DA芯片实现，为了实现锁相环在保持状态有较准的输出频率，较佳的，DA20的位数要不小于16位。

其中，处理器10在每个中断时刻都要确定数字值。

具体的，在有参考信号时，逻辑控制电路40把输入的参考信号进行分频，比如分频到1Hz，然后处理器10运行锁相算法，锁相环锁定输入的参考信号。

在参考信号被锁定后，处理器10开始进行计时(起始时间t＝0)，输入分频后的参考信号，每个周期进行中断一次(计数器n进行加1操作)，在中断时，确定数字值。

处理器10在每个终端时刻除了确定数字值，还需要确定调整参数值。

具体的，处理器10在每个中断时刻，确定压控晶体振荡器平均频率值和平均时长，根据确定的压控晶体振荡器平均频率值和平均时间，确定每个中断时刻的调整参数值。

处理器10确定压控晶体振荡器平均频率值时，在每个中断时刻，都将之前每个中断时刻的压控晶体振荡器频率值相加(包括当前中断时刻的压控晶体振荡器频率值)，然后除以中断时刻的个数，就得到当前中断时刻的压控晶体振荡器平均频率值。其中，处理器10可以根据公式七确定压控晶体振荡器平均频率值。

处理器10确定平均时长时，在每个中断时刻，都将相邻两个中断时刻的时长相加，然后除以中断时刻的个数，就得到当前平均时长。其中，处理器10可以根据公式八确定平均时刻。比如当前中断时刻之前有两个中断时刻，中断时刻A、中断时刻B和中断时刻C，则将0到中断时刻A、中断时刻A到中断时刻B以及中断时刻B到中断时刻C，三个时长之和。然后再除以3就得到平均时长。由于无法保证相邻两个中断时刻的时长都相同，所以中断时刻越多，，确定的平均时长越准确。

处理器10在确定了压控晶体振荡器平均频率值和平均时间后，还要确定每个中断时刻的调整参数值。其中处理器10可以根据公式六确定每个中断时刻的调整参数值。由于在每个中断时刻都确定一个调整参数值，随着确定的次数越来越多，调整参数值也会越来越准确。

处理器10无法知道参考信号在什么时候丢失，所以在参考信号丢失前会一直在每个中断时刻确定调整参数值。

在确定参考信号丢失后，处理器10需要确定参考信号丢失前最后一次确定的数字值(数字只是每个中断时刻都要确定的)以及最后一次确定的调整参数值；

然后每个中断时刻根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器实际频率值，并判断相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值是否等于DA的最小分辨率的变化频率值；

如果是，则根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，输出调整后的数字值；否则，输出当前中断时刻的数字值。

举例：如使用16位DA，DA控制OCXO的变化频率是+/-7ppm，晶振中心频率10MHz，那么DA的最小频率变化是0.002Hz；那么当相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值是0.002Hz，就需要对当前中断时刻的数字值进行调整。

具体的，在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值，且后一次确定的压控晶体振荡器实际频率值大时，在当前中断时刻的数字值基础上减小DA的一个最小步长；

在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值，且前一次确定的压控晶体振荡器实际频率值大时，在当前中断时刻的数字值基础上增加DA的一个最小步长。

其中，处理器10可以根据公式五确定压控晶体振荡器实际频率值。需要说明的是，公式五中的是lnt，t是参考信号丢失的持续时间，即t在参考信号丢失后开始计时。由于公式五中的A是参考信号丢失前最后一次确定的调整参数值，M是参考信号丢失前最后一次确定的数字值，即A和M是一个固定值。T是根据时间在不断变化的，所以随着时间的推移，相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值也是在不断变化的。

在参考信号丢失后，处理器10停止在每个中断时刻确定调整参数值，但是需要在每个中断时刻继续确定数字值，并且内部的计数器继续计数。

在参考信号恢复后，可以直接根据参考信号输出时钟信号。为了尽量平滑过渡，较佳的，需要对根据参考信号确定的数字值和参考信号恢复前最后一次确定的数字值进行比较。

具体的，在参考信号恢复后，处理器10在当前中断时刻根据鉴相值，确定数字值，将参考信号恢复前最后一次输出时钟信号时所用的数字值与根据鉴相值确定的数字值进行比较；

在最后一次输出时钟信号时所用的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，在当前中断时刻，输出根据鉴相值确定的数字值，在最后一次输出时钟信号时所用的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差不小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，根据DA的最小步长，对最后一次输出时钟信号时所用的数字值进行调整，输出调整后的数字值。

进一步的，处理器10在输出调整后的数字值后，在下个中断时刻可以根据参考信号输出数字值；还可以继续比较。

具体的，处理器10在当前中断时刻将调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值进行比较；

在调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，在当前中断时刻，输出根据鉴相值确定的数字值，在调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差不小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，根据DA的最小步长，对调整后的数字值进行调整，输出调整后的数字值，并在下一个中断时刻继续将新调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值进行比较，直到输出根据鉴相值确定的数字值。

其中，每次比较的根据鉴相值确定的数字值都是相同的，也就是说，第一次根据鉴相值确定的数字值，在以后的比较中该数字值不变。如果第一次需要调整一定的步长，在下一个中断时刻需要用调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值进行比较，直到输出鉴相值确定的数字值。

比如最后一次输出时钟信号时所用的数字值与根据鉴相值确定的数字值之间相差了3个最小频率值，则第一次需要调整最后一次输出时钟信号时所用的数字值，在下一个中断时刻继续比较，这时差两个最小频率值，然后对调整后的数字值继续调整，在下一个中断时刻继续比较，这时差一个最小频率值，然后对调整后的数字值继续调整，在下一个中断时刻然后继续比较，这时不差最小频率值，则输出根据鉴相值确定的数字值。这时就实现平滑过渡，以后就可以根据参考信号输出时钟信号。

在具体对数字值进行调整时，如果需要调整的数字值比根据鉴相值确定的数字值大，则减去一定的步长；如果需要调整的数字值比根据鉴相值确定的数字值小，则加上一定的步长。

如图1C所示，本发明实施例的处理器包括：数值确定模块100、频率确定模块110和输出模块120。

数值确定模块100，用于确定参考信号丢失前最后一次确定的控制数模转换器DA电压输出的数字值以及最后一次确定的调整参数值。

频率确定模块110，用于在每个中断时刻，根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器实际频率值。

输出模块120，用于在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值时，根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，并输出调整后的数字值。

如果没有调整，则输出模块120输出当前中断时刻的数字值。

数值确定模块100在每个中断时刻，确定压控晶体振荡器平均频率值和平均时长，根据确定的压控晶体振荡器平均频率值和平均时间，确定每个中断时刻的调整参数值。数值确定模块100确定每个中断时刻的调整参数值的具体方式可以参见图1B中处理器确定每个中断时刻的调整参数值的具体内容，在此不再赘述。

频率确定模块110确定压控晶体振荡器实际频率值的具体方式可以参见图1B中处理器确定压控晶体振荡器实际频率值的具体内容，在此不再赘述。

输出模块120调整和输出数字值的具体方式可以参见图1B中处理器调整和输出数字值的具体内容，在此不再赘述。

输出模块120还用于在参考信号恢复后，对根据参考信号确定的数字值和参考信号恢复前最后一次确定的数字值进行比较(进行平滑过渡)，并根据比较结果进行处理，具体内容可以参见图1B中处理器相应的具体内容，在此不再赘述。

如图2所示，本发明实施例输出时钟信号的方法包括下列步骤：

步骤201、确定参考信号丢失前最后一次确定的控制DA电压输出的数字值(以下简称数字值)以及最后一次确定的调整参数值。

步骤202、在每个中断时刻，根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器实际频率值。

步骤203、在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值时，根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，并根据调整后的数字值，输出时钟信号。

如果没有调整，则根据当前中断时刻的数字值，输出时钟信号。

其中，在参考信号丢失前，在每个中断时刻都要确定数字值。

具体的，在有参考信号时，把输入的参考信号进行分频，比如分频到1Hz，并运行锁相算法，锁相环锁定输入的参考信号。

在参考信号被锁定后，开始进行计时(起始时间t＝0)，输入分频后的参考信号，每个周期进行中断一次(计数器n进行加1操作)，在中断时，确定数字值。

在每个终端时刻除了确定数字值，还需要确定调整参数值。

具体的，在每个中断时刻，确定压控晶体振荡器平均频率值和平均时长，根据确定的压控晶体振荡器平均频率值和平均时间，确定每个中断时刻的调整参数值。

确定压控晶体振荡器平均频率值时，在每个中断时刻，都将之前每个中断时刻的压控晶体振荡器频率值相加(包括当前中断时刻的压控晶体振荡器频率值)，然后除以中断时刻的个数，就得到当前中断时刻的压控晶体振荡器平均频率值。其中，可以根据公式七确定压控晶体振荡器平均频率值。

确定平均时长时，在每个中断时刻，都将相邻两个中断时刻的时长相加，然后除以中断时刻的个数，就得到当前平均时长。其中，处理器10可以根据公式八确定平均时刻。比如当前中断时刻之前有两个中断时刻，中断时刻A、中断时刻B和中断时刻C，则将0到中断时刻A、中断时刻A到中断时刻B以及中断时刻B到中断时刻C，三个时长之和。然后再除以3就得到平均时长。由于无法保证相邻两个中断时刻的时长都相同，所以中断时刻越多，，确定的平均时长越准确。

在确定了压控晶体振荡器平均频率值和平均时间后，还要确定每个中断时刻的调整参数值。其中可以根据公式六确定每个中断时刻的调整参数值。由于在每个中断时刻都确定一个调整参数值，随着确定的次数越来越多，调整参数值也会越来越准确。

由于无法知道参考信号在什么时候丢失，所以在参考信号丢失前会一直在每个中断时刻确定调整参数值。

步骤201中，在确定参考信号丢失后，需要确定参考信号丢失前最后一次确定的数字值(数字只是每个中断时刻都要确定的)以及最后一次确定的调整参数值；

步骤202中，每个中断时刻根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器实际频率值；

步骤203中，判断相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值是否等于DA的最小分辨率的变化频率值；

如果是，则根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，输出调整后的数字值；否则，输出当前中断时刻的数字值。

具体的，在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值，且后一次确定的压控晶体振荡器实际频率值大时，在当前中断时刻的数字值基础上减小DA的一个最小步长；

在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值，且前一次确定的压控晶体振荡器实际频率值大时，在当前中断时刻的数字值基础上增加DA的一个最小步长。

其中，可以根据公式五确定压控晶体振荡器实际频率值。需要说明的是，公式五中的是lnt，t是参考信号丢失的持续时间，即t在参考信号丢失后开始计时。由于公式五中的A是参考信号丢失前最后一次确定的调整参数值，M是参考信号丢失前最后一次确定的数字值，即A和M是一个固定值。T是根据时间在不断变化的，所以随着时间的推移，相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值也是在不断变化的。

在参考信号丢失后，不需要在每个中断时刻确定调整参数值，但是需要在每个中断时刻继续确定数字值，并且内部的计数器继续计数。

在参考信号恢复后，可以直接根据参考信号输出时钟信号。为了尽量平滑过渡，较佳的，需要对根据参考信号确定的数字值和参考信号恢复前最后一次确定的数字值进行比较。

具体的，在参考信号恢复后，在当前中断时刻根据鉴相值，确定数字值，将参考信号恢复前最后一次输出时钟信号时所用的数字值与根据鉴相值确定的数字值进行比较；

在最后一次输出时钟信号时所用的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，在当前中断时刻，输出根据鉴相值确定的数字值，在最后一次输出时钟信号时所用的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差不小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，根据DA的最小步长，对最后一次输出时钟信号时所用的数字值进行调整，输出调整后的数字值。

进一步的，在输出调整后的数字值后，在下个中断时刻可以根据参考信号输出数字值；还可以继续比较。

具体的，在当前中断时刻将调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值进行比较；

在调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，在当前中断时刻，输出根据鉴相值确定的数字值，在调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差不小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，根据DA的最小步长，对调整后的数字值进行调整，输出调整后的数字值，并在下一个中断时刻继续将新调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值进行比较，直到输出根据鉴相值确定的数字值。

其中，每次比较的根据鉴相值确定的数字值都是相同的，也就是说，第一次根据鉴相值确定的数字值，在以后的比较中该数字值不变。如果第一次需要调整一定的步长，在下一个中断时刻需要用调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值进行比较，直到输出鉴相值确定的数字值。

比如最后一次输出时钟信号时所用的数字值与根据鉴相值确定的数字值之间相差了3个最小频率值，则第一次需要调整最后一次输出时钟信号时所用的数字值，在下一个中断时刻继续比较，这时差两个最小频率值，然后对调整后的数字值继续调整，在下一个中断时刻继续比较，这时差一个最小频率值，然后对调整后的数字值继续调整，在下一个中断时刻然后继续比较，这时不差最小频率值，则输出根据鉴相值确定的数字值。这时就实现平滑过渡，以后就可以根据参考信号输出时钟信号。

在具体对数字值进行调整时，如果需要调整的数字值比根据鉴相值确定的数字值大，则减去一定的步长；如果需要调整的数字值比根据鉴相值确定的数字值小，则加上一定的步长。

如图3所示，本发明实施例参考信号丢失前的方法包括下列步骤：

步骤301、运行锁相算法程序。

步骤302、判断参考时钟是否锁定，如果是，则执行步骤303；否则，返回步骤301。

步骤303、开始进行计时(起始时间t＝0)，输入分频后的参考信号，每个周期进行中断一次(计数器n进行加1操作)，在中断时，确定数字值。

步骤304、在每个中断时刻，确定压控晶体振荡器平均频率值和平均时长，根据确定的压控晶体振荡器平均频率值和平均时间，确定每个中断时刻的调整参数值，以及存储每个终端时刻的数字值。

如图4所示，本发明实施例参考信号丢失后的方法包括下列步骤：

步骤401、在参开信号丢失后，进行保持状态，启动定时器。

步骤402、确定存储的参考信号丢失前最后一次确定的数字值以及最后一次确定的调整参数值。

步骤403、判断定时器时间是否到1s，如果是，则执行步骤404；否则，继续等待，直到定时器时间到1s，执行步骤404。

步骤404、根据数字值和调整参数值确定当前中断的压控晶体振荡器实际频率值。

步骤405、判断当前中断时刻压控晶体振荡器实际频率值和上一中断时刻压控晶体振荡器实际频率值之差是否等于DA的最小分辨率的变化频率值，如果是，则执行步骤406；否则执行步骤407。

步骤406、根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，并根据调整后的数字值，输出时钟信号，执行步骤408。

步骤407、根据当前中断时刻的数字值，输出时钟信号，执行步骤408；

步骤408、判断参考信号是否恢复，如果是，则跳出本流程，否则返回步骤403。

如图5所示，本发明实施例参考信号恢复后的方法包括下列步骤：

步骤501、在参考时钟恢复后，关闭定时器，在当前中断时刻读取鉴相值。

步骤502、根据读取的鉴相值确定数字值。

步骤503、判断参考信号恢复前最后一次输出时钟信号时所用的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差是否小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值，如果是，则执行步骤507；否则，执行步骤504。

步骤504、根据DA的最小步长，对最后一次输出时钟信号时所用的数字值进行调整，根据调整后的数字值，输出时钟信号。

步骤505、在下一中断时刻，判断调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差是否小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值，如果是，则执行步骤507；否则，执行步骤506。

步骤506、根据DA的最小步长，对调整后的数字值进行调整，根据调整后的数字值，输出时钟信号，并返回步骤505。

步骤507、根据由鉴相值确定的数字值，输出时钟信号。

从上述实施例中可以看出：本发明实施例确定参考信号丢失前最后一次确定的控制DA电压输出的数字值以及最后一次确定的调整参数值；在每个中断时刻，根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器实际频率值；在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值时，根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，并根据数字值，输出时钟信号。

由于在每个中断时刻，根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器实际频率值，并在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值时，根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，并根据数字值，输出时钟信号，从而提高了在参考信号丢失后输出时钟信号的准确性，实现了高指标的频率输出；进一步的提高了业务传输的稳定性。

如果本发明实施例采用三级压控晶体振荡器，还可以降低成本，节省费用

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种输出时钟信号的方法，其特征在于，该方法包括：

确定参考信号丢失前最后一次确定的控制数模转换器DA电压输出的数字值以及最后一次确定的调整参数值；

在每个中断时刻，根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器实际频率值；

在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值时，根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，并根据调整后的数字值，输出时钟信号；

其中确定调整参数值包括：在每个中断时刻，确定压控晶体振荡器平均频率值和平均时长；根据确定的压控晶体振荡器平均频率值和平均时长，确定每个中断时刻的调整参数值；根据下列公式确定调整参数值：

$A=\frac{N\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(f_i-{\stackrel{\‾}{f}}_i)(t_i-{\stackrel{\‾}{t}}_i)}{f_0\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(t_i-{\stackrel{\‾}{t}}_i)}^2}$

其中，A是调整参数值；f₀是压控晶体振荡器理想频率值；

是前N个中断时刻的压控晶体振荡器平均频率值；N是正整数；f_i是第i个中断时刻的压控晶体振荡器实际频率值；

是前N个中断时刻中相邻两个中断时刻之间的平均时长；t_i是第i个中断时刻和第i-1个中断时刻之间的时长；

所述对当前中断时刻的数字值进行调整包括：在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值，且后一次确定的压控晶体振荡器实际频率值大时，在当前中断时刻的数字值基础上减小DA的一个最小步长；在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值，且前一次确定的压控晶体振荡器实际频率值大时，在当前中断时刻的数字值基础上增加DA的一个最小步长。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据下列公式确定压控晶体振荡器平均频率值：

${\stackrel{\‾}{f}}_i=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f}_i$

其中，是前N个中断时刻的压控晶体振荡器平均频率值；N是正整数；f_i是第i个中断时刻的压控晶体振荡器实际频率值；

根据下列公式确定平均时刻：

${\stackrel{\‾}{t}}_i=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{t}_i$

其中，是前N个中断时刻中相邻两个中断时刻之间的平均时长；t_i是第i个中断时刻和第i-1个中断时刻之间的时长。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据下列公式确定压控晶体振荡器实际频率值：

f(t)＝AT+M

其中，f(t)是t时刻的压控晶体振荡器实际频率值；A是调整参数值；M是数字值；T是lnt，t是参考信号丢失的持续时间。

4.如权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在参考信号恢复后，在当前中断时刻根据鉴相值，确定数字值；

将参考信号恢复前最后一次输出时钟信号时所用的数字值与根据鉴相值确定的数字值进行比较；

在最后一次输出时钟信号时所用的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，在当前中断时刻，根据鉴相值确定的数字值，输出时钟信号；

在最后一次输出时钟信号时所用的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差不小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，根据DA的最小步长，对最后一次输出时钟信号时所用的数字值进行调整，根据调整后的数字值，输出时钟信号。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据调整后的数字值，输出时钟信号之后还包括：

在当前中断时刻将调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值进行比较；

在调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，在当前中断时刻，根据鉴相值确定的数字值，输出时钟信号；

在调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差不小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，根据DA的最小步长，对调整后的数字值进行调整，根据调整后的数字值，输出时钟信号，并返回将调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值进行比较的步骤。

6.一种输出时钟信号的设备，包括：逻辑控制电路、压控晶体振荡器和数模转换器DA，其特征在于，该设备还包括处理器；

处理器，用于确定参考信号丢失前最后一次确定的控制DA电压输出的数字值以及最后一次确定的调整参数值，在每个中断时刻，根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器实际频率值，在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值时，根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，输出调整后的数字值；

所述DA，用于根据数字值输出电压信号；

所述压控晶体振荡器，用于根据电压信号输出频率信号；

所述逻辑控制电路，用于根据频率信号输出时钟信号；

所述处理器具体用于：在每个中断时刻，确定压控晶体振荡器平均频率值和平均时长，根据确定的压控晶体振荡器平均频率值和平均时长，确定每个中断时刻的调整参数值；在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值，且后一次确定的压控晶体振荡器实际频率值大时，在当前中断时刻的数字值基础上减小DA的一个最小步长；在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值，且前一次确定的压控晶体振荡器实际频率值大时，在当前中断时刻的数字值基础上增加DA的一个最小步长；

所述处理器根据下列公式确定调整参数值：

$A=\frac{N\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(f_i-{\stackrel{\‾}{f}}_i)(t_i-{\stackrel{\‾}{t}}_i)}{f_0\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(t_i-{\stackrel{\‾}{t}}_i)}^2}$

其中，A是调整参数值；f₀是压控晶体振荡器理想频率值；

是前N个中断时刻的压控晶体振荡器平均频率值；N是正整数；f_i是第i个中断时刻的压控晶体振荡器实际频率值；

是前N个中断时刻中相邻两个中断时刻之间的平均时长；t_i是第i个中断时刻和第i-1个中断时刻之间的时长。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述处理器根据下列公式确定压控晶体振荡器平均频率值：

${\stackrel{\‾}{f}}_i=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f}_i$

其中，

是前N个中断时刻的压控晶体振荡器平均频率值；N是正整数；f_i是第i个中断时刻的压控晶体振荡器实际频率值；

所述处理器根据下列公式确定平均时刻：

${\stackrel{\‾}{t}}_i=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{t}_i$

其中，是前N个中断时刻中相邻两个中断时刻之间的平均时长；t_i是第i个中断时刻和第i-1个中断时刻之间的时长。

8.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述处理器根据下列公式确定压控晶体振荡器实际频率值：

f(t)＝AT+M

其中，f(t)是t时刻的压控晶体振荡器实际频率值；A是调整参数值；M是数字值；T是lnt，t是参考信号丢失的持续时间。

9.如权利要求6～8任一所述的设备，其特征在于，所述处理器还用于：

在参考信号恢复后，在当前中断时刻根据鉴相值，确定数字值，将参考信号恢复前最后一次输出时钟信号时所用的数字值与根据鉴相值确定的数字值进行比较；

在最后一次输出时钟信号时所用的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，在当前中断时刻，输出根据鉴相值确定的数字值，在最后一次输出时钟信号时所用的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差不小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，根据DA的最小步长，对最后一次输出时钟信号时所用的数字值进行调整，输出调整后的数字值。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述处理器还用于：

在当前中断时刻将调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值进行比较；

在调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，在当前中断时刻，输出根据鉴相值确定的数字值，在调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值之差不小于DA控制晶体振荡器频率变化的最小频率值时，根据DA的最小步长，对调整后的数字值进行调整，输出调整后的数字值，并在下一个中断时刻继续将新调整后的数字值与根据鉴相值确定的数字值进行比较。

11.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述压控晶体振荡器是三级钟的高稳压控晶体振荡器；

所述数模转换器的位数不小于16位。

12.一种处理器，其特征在于，该处理器包括：

数值确定模块，用于确定参考信号丢失前最后一次确定的控制数模转换器DA电压输出的数字值以及最后一次确定的调整参数值；

频率确定模块，用于在每个中断时刻，根据数字值和调整参数值确定压控晶体振荡器实际频率值；在每个中断时刻，确定压控晶体振荡器平均频率值和平均时长，根据确定的压控晶体振荡器平均频率值和平均时间，确定每个中断时刻的调整参数值；

输出模块，用于在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值时，根据DA的最小步长，对当前中断时刻的数字值进行调整，并输出调整后的数字值；在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值，且后一次确定的压控晶体振荡器实际频率值大时，在当前中断时刻的数字值基础上减小DA的一个最小步长；在相邻两次确定的压控晶体振荡器实际频率值的差值等于DA的最小分辨率的变化频率值，且前一次确定的压控晶体振荡器实际频率值大时，在当前中断时刻的数字值基础上增加DA的一个最小步长；

根据下列公式确定调整参数值：

$A=\frac{N\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(f_i-{\stackrel{\‾}{f}}_i)(t_i-{\stackrel{\‾}{t}}_i)}{f_0\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(t_i-{\stackrel{\‾}{t}}_i)}^2}$

其中，A是调整参数值；f₀是压控晶体振荡器理想频率值；

是前N个中断时刻的压控晶体振荡器平均频率值；N是正整数；f_i是第i个中断时刻的压控晶体振荡器实际频率值；

是前N个中断时刻中相邻两个中断时刻之间的平均时长；t_i是第i个中断时刻和第i-1个中断时刻之间的时长。

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