CN109814370A - 一种时钟同步系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种时钟同步系统，包括：内置GPS接收机，用于在接收到外部的GPS天线输出的GPS信号后锁定GPS卫星并在锁定GPS卫星后输出1PPS时钟信号和TX差分信号；测试电路板，分别与所述内置GPS接收机、主口和多个从口连接，用于将所述内置GPS接收机输出的1PPS时钟信号和TX差分信号分别输出到所述主口、多个从口；所述主口和多个从口分别用于将接收到的1PPS时钟信号和TX差分信号输出到与主口、多个从口连接的需要时钟同步的设备以实现设备的时钟同步；电源接口，分别与所述内置GPS接收机、测试电路板连接，用于在与外部电源接通后分别对所述内置GPS接收机、测试电路板进行供电。本发明成本低，同步时间短。
Description
【技术领域】
本发明涉及时钟同步技术领域，尤其是涉及一种时钟同步系统。
【背景技术】
传统的时钟同步系统采用铷钟的方式或高稳晶振的方式来实现设备的时钟同步，优点是性能稳定，缺点是价格高贵，同步时间长。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种成本低、同步时间短的时钟同步系统。
本发明提供的一种时钟同步系统，包括：
内置GPS接收机，用于在接收到外部的GPS天线输出的GPS信号后锁定GPS卫星并在锁定GPS卫星后输出1PPS时钟信号和TX差分信号；
测试电路板，分别与所述内置GPS接收机、主口和多个从口连接，用于将所述内置GPS接收机输出的1PPS时钟信号和TX差分信号分别输出到所述主口、多个从口；
所述主口和多个从口分别用于将接收到的1PPS时钟信号和TX差分信号输出到与主口、多个从口连接的需要时钟同步的设备以实现设备的时钟同步；
电源接口，分别与所述内置GPS接收机、测试电路板连接，用于在与外部电源接通后分别对所述内置GPS接收机、测试电路板进行供电。
进一步地，还包括与所述测试电路板连接的信源接口以及可拆卸地连接到所述信源接口的外置GPS接收机，所述外置GPS接收机用于接收GPS卫星的GPS信号、对接收到的GPS信号进行放大处理、对GPS卫星进行锁定并在锁定GPS卫星后输出1PPS时钟信号和TX差分信号；所述信源接口与所述测试电路板连接，用于将所述外置GPS接收机输出的1PPS时钟信号和TX差分信号输出到所述测试电路板；所述测试电路板用于将所述外置GPS接收机输出的1PPS时钟信号和TX差分信号分别输出到所述主口、多个从口。
进一步地，所述内置GPS接收机和外置GPS接收机由同一电源供电，所述时钟同步系统还包括与所述同一电源串联的切换开关，所述切换开关择一地导通所述内置GPS接收机和外置GPS接收机以实现内置GPS接收机和外置GPS接收机之间的工作切换。
进一步地，所述内置GPS接收机、外置GPS接收机还用于输出GPS定位信息和控制信息。
进一步地，所述主口还用于接收需要时钟同步的设备的反馈信息并将接收的反馈信息输出到所述测试电路板；
所述测试电路板还用于根据所述反馈信息输出反馈命令到所述内置GPS接收机或外置GPS接收机；
所述内置GPS接收或外置GPS接收机还用于根据所述反馈命令进行相应的操作并向所述测试电路板反馈命令执行状态。
进一步地，所述内置GPS接收机包括第一GPS模块，所述第一GPS模块与所述测试电路板连接，用于在接收到外部的GPS天线输出的GPS信号后锁定GPS卫星并在锁定GPS卫星后输出1PPS时钟信号、TX差分信号、GPS定位信息和控制信息以及用于根据测试电路板输出的反馈命令进行相应的操作并向所述测试电路板反馈命令执行状态。
进一步地，所述外置GPS接收机包括天线以及与天线连接的第二GPS模块，所述天线用于接收GPS卫星的GPS信号、用于对接收到的GPS信号进行放大处理，所述第二GPS模块与所述信源接口连接，用于在接收到天线放大处理的GPS信号后锁定GPS卫星并在锁定GPS卫星后输出1PPS时钟信号、TX差分信号、GPS定位信息和控制信息以及用于根据测试电路板输出的所述反馈命令进行相应的操作并向所述测试电路板反馈命令执行状态。
进一步地，所述测试电路板设有状态检测模块，所述状态检测模块包括GPS卫星锁定检测电路，用于在检测到所述内置GPS接收机或外置GPS接收机锁定GPS卫星后将内置GPS接收机或外置GPS接收机输出的1PPS时钟信号转换成电流信号并将电流信号输出到锁定指示灯以进行GPS卫星锁定指示。
进一步地，所述状态检测模块包括电源检测电路，用于在检测到所述电源接口供电后输出电流信号到电源指示灯以进行电源指示。
进一步地，所述测试电路板具有转换模块用于将所述TX差分信号转换为TTL电平信号，所述时钟同步系统还包括与所述测试电路板连接的、用于对外输出所述1PPS时钟信号和TTL电平信号的输出口。
实施本发明，可实现设备的较短时间的同步，成本低，性能稳定。
【附图说明】
图1为本发明一实施例提供的一种时钟同步系统的正面的结构示意图；
图2是图1所示时钟同步系统的背面的结构示意图；
图3是图1所示时钟同步系统的原理框图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
参考图1至图3，本发明提供的一种时钟同步系统，包括壳体10、内置GPS接收机12、测试电路板14、主口15、多个从口16、电源接口17、外置GPS接收机20、信源接口21、切换开关、SMA(Sub-Miniature-A，小型-A)接头13。
SMA接头13设置在壳体10的后端，与内置GPS接收机12连接，用于与外部的GPS天线11连接以及用于将外部的GPS天线11输出的GPS信号输出到内置GPS接收机12。
内置GPS接收机12设置在壳体10的内部，用于在接收到外部的GPS天线11输出的GPS信号后锁定GPS卫星并在锁定GPS卫星后输出1PPS时钟信号和TX差分信号。
电源接口17设置在壳体10的后端，分别与内置GPS接收机12、测试电路板14连接，用于在与外部电源接通后分别对内置GPS接收机12、测试电路板14进行供电。电源接口17通过适配器19与外部电源接通。本实施例中，电源接口17的供电电压为12V。
外置GPS接收机20位于壳体10的外部，用于接收GPS卫星的GPS信号、对接收到的GPS信号进行放大处理、对GPS卫星进行锁定并在锁定GPS卫星后输出1PPS时钟信号和TX差分信号。
信源接口21设置在壳体10的后端，分别测试电路板14连接，外置GPS接收机20可拆卸地连接到信源接口21。信源接口21用于将外置GPS接收机20输出的1PPS时钟信号和TX差分信号输出到测试电路板14。优选地，信源接口21为一SMA接头。
测试电路板14设置在壳体10的内部，分别与内置GPS接收机12、主口15和多个从口16连接，用于将内置GPS接收机12输出的1PPS(PPS：pulse per second的简写，1PPS＝1Hz＝1次/秒)时钟信号和TX差分信号分别输出到主口15、多个从口16以及用于将外置GPS接收机20输出的1PPS时钟信号和TX差分信号分别输出到主口15、多个从口16。
主口15、多个从口16分别用于与需要时钟同步的设备连接。主口15、多个从口16设置在壳体10的前端。主口15和多个从口16分别用于将接收到的1PPS时钟信号和TX差分信号输出到与主口15、多个从口16连接的需要时钟同步的设备以实现设备的时钟同步。本实施例的从口16的数量为16个，因而本发明可同时实现17个需要时钟同步设备的时钟同步。
切换开关为单刀双掷开关18。单刀双掷开关18设置在壳体10的后端并串联在电源接口17和测试电路板14之间。内置GPS接收机12和信源接口21并联到单刀双掷开关18，单刀双掷开关18用于择一地导通切换内置GPS接收机12和外置GPS接收机20以实现内置GPS接收机12和外置GPS接收机20之间的工作切换。例如，当单刀双掷开关18切换到内置GPS接收机12和电源接口17之间时，电源接口17给内置GPS接收机12供电，内置GPS接收机12工作，外置GPS接收机20不工作。当单刀双掷开关18切换到信源接口21和电源接口17之间时，电源接口17通过信源接口21给外置GPS接收机20供电，外置GPS接收机20工作，内置GPS接收机12不工作。在实际应用时，内置GPS接收机12主要应用于已经布置了GPS天线的场合，例如高层楼宇等，外置GPS接收机20主要应用于一些比较简易的、传输距离较短的场合，在安装时只需将外置GPS接收机20放置到窗台上即可，从而本发明的时钟同步系统可应用于多种场合，使用范围广。
本实施例中，内置GPS接收机12、外置GPS接收机20还用于输出GPS定位信息和控制信息。GPS定位信息例如经纬度、高度UTC(Coordinated Universal Time，协调世界时)时间等等。控制信息例如输出数据根据需要删减、工作模式的调整等等。测试电路板14用于接收内置GPS接收机12、外置GPS接收机20输出的GPS定位信息和控制信息。测试电路板14在接收到内置GPS接收机12或外置GPS接收机20输出的控制信息后可实现对内置GPS接收机12或外置GPS接收机20进行相应的控制。
本实施例中，主口15还用于接收需要时钟同步的设备的反馈信息并将接收的反馈信息输出到测试电路板14。反馈信息例如查询当前可见卫星、可用卫星信息、查询接收机的工作状态等等。当需要时钟同步的设备有问题需要反馈时，与从口16连接的需要时钟同步的设备先将反馈问题输出到与主口15连接的需要时钟同步的设备，由与主口15连接的需要时钟同步的设备统一调度后输出到主口15，再通过主口15输出到测试电路板14进行输出反馈命令。由此可知，本发明的主口15可实现双向通信，而从口16只能实现单向通信。
测试电路板14还用于根据反馈信息输出反馈命令到内置GPS接收机12或外置GPS接收机20。内置GPS接收机12或外置GPS接收机20用于根据反馈命令进行相应的操作并向测试电路板14反馈命令执行状态，例如向测试电路板14输出当前可见卫星信息、可用卫星信息、反馈工作状态等等。应当理解地，当内置GPS接收机12工作时，测试电路板14根据反馈信息输出反馈命令到内置GPS接收机12，内置GPS接收机12根据反馈命令进行相应的操作并向测试电路板反馈命令执行状态。当外置GPS接收机20工作时，测试电路板14根据反馈信息输出反馈命令到外置GPS接收机20，外置GPS接收机20根据反馈命令进行相应的操作并向测试电路板14反馈命令执行状态。
进一步地，本发明还包括与测试电路板14连接的、用于对外输出1PPS时钟信号和TTL(晶体管-晶体管逻辑电平)电平信号的输出口。输出口为TNC接头24(一种射频同轴连接器)，TNC接头24设置在壳体10的后端。测试电路板14具有转换模块用于将内置GPS接收机12或外置GPS接收机20输出的TX差分信号转换为TTL电平信号。TNC接头24用于与外部设备连接由于有些外部设备要求时钟同步系统输出的TX差分信号需为TTL电平信号，而内置GPS接收机12或外置GPS接收机20输出的TX差分信号为差分信号，所以在测试电路板14接收到内置GPS接收机12或外置GPS接收机20输出的TX差分信号时通过转换模块首先将其转换为TTL电平信号，再将转换后的TTL电平信号经TNC接头24输出到外部设备即可，从而本发明可实现满足多种设备的时钟同步需求。
本实施例中，内置GPS接收机12包括第一GPS模块。第一GPS模块与测试电路板14连接，用于在接收到外部的GPS天线11输出的GPS信号后锁定GPS卫星并在锁定GPS卫星后输出1PPS时钟信号、TX差分信号、GPS定位信息和控制信息以及用于根据测试电路板14输出的反馈命令进行相应的操作并向测试电路板14反馈命令执行状态。SMA接头13与第一GPS模块连接。
外置GPS接收机20包括天线以及与天线连接的第二GPS模块。天线用于接收GPS卫星的GPS信号、用于对接收到的GPS信号进行放大处理。第二GPS模块与信源接口21连接，用于在接收到天线放大处理的GPS信号后锁定GPS卫星并在锁定GPS卫星后输出1PPS时钟信号、TX差分信号、GPS定位信息和控制信息以及用于根据测试电路板14输出的反馈命令进行相应的操作并向测试电路板14反馈命令执行状态。
测试电路板14设有状态检测模块。状态检测模块包括GPS卫星锁定检测电路，用于在检测到将内置GPS接收机12或外置GPS接收机20锁定GPS卫星后将内置GPS接收机12或外置GPS接收机20输出的1PPS时钟信号转换成电流信号并将电流信号输出到锁定指示灯22以进行GPS卫星锁定指示。当内置GPS接收机12工作时，GPS卫星锁定检测电路用于在检测到内置GPS接收机12锁定GPS卫星后将内置GPS接收机12输出的1PPS时钟信号转换成电流信号并将电流信号输出到锁定指示灯22以进行GPS卫星锁定指示，当外置GPS接收机20工作时，GPS卫星锁定检测电路用于在检测到外置GPS接收机20锁定GPS卫星后将外置GPS接收机20输出的1PPS时钟信号转换成电流信号并将电流信号输出到锁定指示灯22以进行GPS卫星锁定指示。锁定指示灯22为LED指示灯，LED指示灯通过发光进行GPS卫星锁定指示，便于观察。由于1PPS时钟信号为脉冲信号，因而LED指示灯发光为一闪一闪。
状态检测模块包括电源检测电路，用于在检测到电源接口18供电后输出电流信号到电源指示灯23以进行电源指示。电源指示灯23为LED指示灯，LED指示灯通过发光进行电源指示，便于观察。
测试电路板14还设有调试模块，调试模块包括TTL差分转485串口电路，用于直接连接测试电路板14的485串口以接收外部调试设备输入的调试信号，通过485通信以实现对本发明的时钟同步系统的内部调试。外部调试设备例如为电脑。
本发明的时钟同步系统性能稳定，成本低，通过内置GPS接收机12或外置GPS接收机20可实现需要时钟同步设备的较短时间的同步，并且可应用于多种场合，安装方便。
以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如对各个实施例中的不同特征进行组合等，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种时钟同步系统，其特征在于，包括：
内置GPS接收机，用于在接收到外部的GPS天线输出的GPS信号后锁定GPS卫星并在锁定GPS卫星后输出1PPS时钟信号和TX差分信号；
测试电路板，分别与所述内置GPS接收机、主口和多个从口连接，用于将所述内置GPS接收机输出的1PPS时钟信号和TX差分信号分别输出到所述主口、多个从口；
所述主口和多个从口分别用于将接收到的1PPS时钟信号和TX差分信号输出到与主口、多个从口连接的需要时钟同步的设备以实现设备的时钟同步；
电源接口，分别与所述内置GPS接收机、测试电路板连接，用于在与外部电源接通后分别对所述内置GPS接收机、测试电路板进行供电。
2.根据权利要求1所述的所述的时钟同步系统，其特征在于，还包括与所述测试电路板连接的信源接口以及可拆卸地连接到所述信源接口的外置GPS接收机，所述外置GPS接收机用于接收GPS卫星的GPS信号、对接收到的GPS信号进行放大处理、对GPS卫星进行锁定并在锁定GPS卫星后输出1PPS时钟信号和TX差分信号；所述信源接口与所述测试电路板连接，用于将所述外置GPS接收机输出的1PPS时钟信号和TX差分信号输出到所述测试电路板；所述测试电路板用于将所述外置GPS接收机输出的1PPS时钟信号和TX差分信号分别输出到所述主口、多个从口。
3.根据权利要求2所述的所述的时钟同步系统，其特征在于，所述内置GPS接收机和外置GPS接收机由同一电源供电，所述时钟同步系统还包括与所述同一电源串联的切换开关，所述切换开关择一地导通所述内置GPS接收机和外置GPS接收机以实现内置GPS接收机和外置GPS接收机之间的工作切换。
4.根据权利要求2所述的时钟同步系统，其特征在于，所述内置GPS接收机、外置GPS接收机还用于输出GPS定位信息和控制信息。
5.根据权利要求4所述的时钟同步系统，其特征在于，
所述主口还用于接收需要时钟同步的设备的反馈信息并将接收的反馈信息输出到所述测试电路板；
所述测试电路板还用于根据所述反馈信息输出反馈命令到所述内置GPS接收机或外置GPS接收机；
所述内置GPS接收或外置GPS接收机还用于根据所述反馈命令进行相应的操作并向所述测试电路板反馈命令执行状态。
6.根据权利要求5所述的时钟同步系统，其特征在于，所述内置GPS接收机包括第一GPS模块，所述第一GPS模块与所述测试电路板连接，用于在接收到外部的GPS天线输出的GPS信号后锁定GPS卫星并在锁定GPS卫星后输出1PPS时钟信号、TX差分信号、GPS定位信息和控制信息以及用于根据测试电路板输出的反馈命令进行相应的操作并向所述测试电路板反馈命令执行状态。
7.根据权利要求5所述的时钟同步系统，其特征在于，所述外置GPS接收机包括天线以及与天线连接的第二GPS模块，所述天线用于接收GPS卫星的GPS信号、用于对接收到的GPS信号进行放大处理，所述第二GPS模块与所述信源接口连接，用于在接收到天线放大处理的GPS信号后锁定GPS卫星并在锁定GPS卫星后输出1PPS时钟信号、TX差分信号、GPS定位信息和控制信息以及用于根据测试电路板输出的所述反馈命令进行相应的操作并向所述测试电路板反馈命令执行状态。
8.根据权利要求2所述的时钟同步系统，其特征在于，所述测试电路板设有状态检测模块，所述状态检测模块包括GPS卫星锁定检测电路，用于在检测到所述内置GPS接收机或外置GPS接收机锁定GPS卫星后将内置GPS接收机或外置GPS接收机输出的1PPS时钟信号转换成电流信号并将电流信号输出到锁定指示灯以进行GPS卫星锁定指示。
9.根据权利要求8所述的时钟同步系统，其特征在于，所述状态检测模块包括电源检测电路，用于在检测到所述电源接口供电后输出电流信号到电源指示灯以进行电源指示。
10.根据权利要求2所述的时钟同步系统，其特征在于，所述测试电路板具有转换模块用于将所述TX差分信号转换为TTL电平信号，所述时钟同步系统还包括与所述测试电路板连接的、用于对外输出所述1PPS时钟信号和TTL电平信号的输出口。
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