CN1870479B - 一种实现对铷钟老化补偿的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种实现对铷钟老化补偿的系统和方法：在测量模块中将待测铷钟的时钟频率与参考时钟频率进行比较测量，并对该测量结果进行计算得出补偿值，通过将该补偿值发送给待测铷钟，实现对铷钟老化的补偿；或者引入管理终端，测量模块将补偿值和测量结果通过以太网发送给管理终端，通过管理终端在远端人工下达或自动将补偿值发送给待测铷钟，实现对铷钟老化的补偿。利用本发明实现对铷钟老化补偿无需携带大量仪器到现场，无需高技术人员参与，可以节约成本、提高调校效率，并能及时方便的维护通信系统中的时钟系统，增加用户的满意度。
Description
技术领域
本发明属于电子通信领域，尤其涉及一种实现对铷钟老化补偿的系统和方法。
背景技术
铷钟是一种具有高稳定度、高准确度的原子振荡器，广泛用于航空航天、国防通信、电子信息、仪器测量等领域。铷钟利用铷元素受激辐射来产生高稳定度、高准确度、低老化率的时钟基准。现有的通信领域商用铷钟一般与卫星信号接收机共同配合，结合卫星授时信号良好的长期稳定度和铷钟信号良好的短期稳定度产生通信用一级基准时钟LPR，作为通信网中数字同步网的最高基准时钟。现通信网中应用的商用铷钟比较多，它们的老化率一般在5E-10/年，一般提供RS232串口允许通过厂家的提供的协议校准中心频率。随着时间的推移，两年以后就老化了1E-9，这种老化会影响到铷钟的自由频率准确度，也影响到铷钟参与锁相的频率准确度，会对LPR时钟的性能有越来越大的降低，而由于铷钟这类的器件在通信网中分布广泛，而铷钟本身是一种价格昂贵的振荡器，目前只能通过更换铷钟或携带仪器到现场校准来解决这个问题。而更换铷钟或者携带仪器到现场校准这两种方法对于电信运营商来说成本都很高。
目前实现铷钟老化补偿的具体方案如图1所示是这样的：维护人员携带卫星接收机和频率计到现场，让卫星接收机正常跟踪卫星，接收卫星授时信号并合成一个频率基准，这个频率基准一般是LPR级别的，比铷钟的自由振荡精度级别高两个数量级，用这个基准作为频率计的基准，然后通过频率计测量铷钟自由振荡的输出精度，根据精度差来给铷钟人工下发频率校准命令，补偿铷钟已有的老化。但是该方法要携带大量仪器到现场，卫星信号接收机的天线必须放置在窗外或者楼顶，但是一般的电信运营商机房不能允许随意在楼顶或者窗外架置天线；需要高昂的人力成本和物力成本，如果需要校准的铷钟在国外运营商的机房则几乎是不可能的任务，不管是在国内或者国外做这样的维护操作都需耗费运营商或者设备提供商很高的成本；并且需要高技术人员参与，使这一项维护任务变成只能由特定人员完成的任务，不能及时方便的维护。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现对铷钟老化补偿的系统和方法，使铷钟老化校准可以自动进行或在远端完成。为实现上述目的，本发明提供了一种实现对铷钟老化补偿的系统和方法。
该方法包括步骤：
A：测量基准模块发送参考时钟频率到测量模块，待测铷钟发送自身时钟频率到测量模块，其中所述测量基准模块为基准参考PRC(Primary Reference Clock)时钟模块或者包括主用铷钟，卫星天线、卫星接收卡和锁相环PLL的模块；
B：测量模块对参考时钟频率和待测铷钟自身时钟频率进行测量，得出测量结果，并将该测量结果发送到网管模块；
C：网管模块根据测量结果计算出补偿值；
D：网管模块将补偿值发送给待测铷钟。
其中，在步骤D具体为：D1：网管模块将测量结果和补偿值发送到管理终端；
D2：管理终端下发补偿值到网管模块；
D3：网管模块将补偿值发送给待测铷钟。
其中，步骤D2中管理终端根据人工命令或自动下发补偿值给网管模块。
其中，当所述测量基准模块为PRC时钟模块时；
步骤A具体为：A1：PRC时钟模块接收外部参考时钟频率并发送到测量模块；A2：待测铷钟发送自身时钟频率到测量模块；
其中，所述待测铷钟为主用铷钟；
步骤A2具体为：主用铷钟发送自身时钟freq m到测量模块；
步骤B具体为：测量模块对外部参考时钟频率和freq m进行测量，得出测量结果，并将该测量结果发送到网管模块；
步骤D具体为：网管模块将补偿值发送给主用铷钟。
其中，所述待测铷钟为备用铷钟；
步骤A2具体为：备用铷钟发送自身时钟freq s到测量模块；
步骤B具体为：测量模块对外部参考时钟频率和freq s进行测量，得出测量结果，并将该测量结果发送到网管模块；
步骤D具体为：网管模块将补偿值发送给备用铷钟。
其中，当所述测量基准模块为包括主用铷钟，卫星天线、卫星接收卡和锁相环PLL的模块时；其中主用铷钟输出自身频率freq m到PLL，卫星天线接收卫星授时信号并传送到卫星接收卡，卫星接收卡对接收到的卫星授时信号进行解码获得基准时钟freq b并传送到PLL，PLL根据freq m锁定freq b并输出参考时钟频率到测量模块；所述待测铷钟为备用铷钟。
该系统包括综合授时设备和管理终端，
其中综合授时设备包括测量基准模块，待测铷钟，测量模块和网管模块；测量基准模块用于输出参考时钟频率到测量模块，所述测量基准模块为基准参考PRC时钟模块或者包括主用铷钟，卫星天线、卫星接收卡和锁相环PLL的模块；待测铷钟用于输出自身时钟频率到测量模块；测量模块用于对输入的参考时钟频率和待测铷钟自身时钟频率信号进行测量，得出测量结果，并将该测量结果送到网管模块；
网管模块用于根据测量结果计算出补偿值，将该测量结果和补偿值发送给管理终端；并将管理终端下发的管理终端补偿值发送到待测铷钟；
管理终端用于接收网管模块发送的测量结果和补偿值，并下发补偿值给网管模块。
其中，当所述测量基准模块为PRC时钟模块时，其用于接收外部参考时钟频率并输出到测量模块；
其中，所述待测铷钟为主用铷钟，用于输出自身时钟频率freq m到测量模块；所述测量模块对输入的参考时钟频率和freq m进行测量，得出测量结果，并将该结果送到网管模块；所述网管模块将补偿值发送给主用铷钟。
其中，所述待测铷钟为备用铷钟，用于输出自身时钟频率freq s到测量模块；所述测量模块对输入的参考时钟频率和freq s进行测量，得出测量结果，并将该结果送到网管模块；所述网管模块将补偿值发送给备用铷钟。
其中，当所述测量基准模块为包括主用铷钟，卫星天线、卫星接收卡和锁相环PLL的模块时，其中主用铷钟用于输出自身频率freq m到PLL，卫星天线用于接收卫星授时信号并传送到卫星接收卡，卫星接收卡用于对接收到的卫星授时信号进行解码获得基准时钟freq b并传送到PLL，PLL用于根据freq m锁定freq b并输出参考时钟Ref到测量模块；
所述待测铷钟为备用铷钟。
其中，所述综合授时设备为BITS或SSU或SASE或为卫星接收机或时钟测试仪器。
由此可见，本发明使得对铷钟老化的校准无需携带大量仪器到现场，可以在远端完成，如在电信运营商的网管中心；也不需要高技术人员参与，可以由设备提供商或者电信运营商的一般维护人员通过下发命令完成指定铷钟的老化校准；如果铷钟的生产厂家不超过1家则完全可以自动完成，无须人工干预。
附图说明
图1为现有技术中铷钟老化的校准方案原理图。
图2为本发明的系统框图。
图3为本发明的方法流程图。
图4为本发明中测量基准模块为PRC时钟模块，待测铷钟为主用铷钟和备用铷钟的系统框图。
图5为本发明中测量基准模块包括主用铷钟，卫星天线、卫星接收卡和锁相环PLL，待测铷钟为备用铷钟的系统框图。
具体实施方式
本发明为一种实现对铷钟老化补偿的系统和方法，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
首先，对本发明所提供的系统和方法进行总体描述，本发明所提供的方法包括步骤：
A：测量基准模块发送参考时钟频率到测量模块，待测铷钟发送自身时钟频率到测量模块；
B：测量模块对参考时钟频率和待测铷钟自身时钟频率进行测量，得出测量结果，并将该测量结果发送到网管模块；
C：网管模块根据测量结果计算出补偿值；
D：网管模块将补偿值发送给待测铷钟。
其中，本发明还可以引入管理终端，如图3所示，则上述步骤D具体为：
D1：网管模块将测量结果和补偿值发送到管理终端；
D2：管理终端下发补偿值到网管模块；
D3：网管模块将补偿值发送给待测铷钟。
如图2所示，系统包括：综合授时设备和管理终端，
其中综合授时设备包括测量基准模块，待测铷钟，测量模块和网管模块；
测量基准模块用于输出参考时钟频率到测量模块；
待测铷钟用于输出自身时钟频率到测量模块；
测量模块用于对输入的参考时钟频率和待测铷钟自身时钟频率信号进行测量，得出测量结果，并将该测量结果送到网管模块；
网管模块用于根据测量结果计算出补偿值，将该测量结果和补偿值发送给管理终端；并将管理终端下发的管理终端补偿值发送到待测铷钟；
管理终端用于接收网管模块发送的测量结果和补偿值，并下发补偿值给网管模块。
在本发明中，综合授时设备可以是BITS，SSU，SASE，卫星接收机，通用的时钟测量仪器等；铷钟所归属的设备也可以是别的类型，不会影响本发明的实现。根据综合授时设备的内部结构不同，本发明的实现可以采用以下两种方案：
(一)通过外接高精度参考源实现对铷钟老化的补偿：
参见图4，测量基准模块为PRC时钟模块，该模块用来获得外部高等级精度(PRC)时钟信号作为参考源，输入参考时钟频率到测量模块。同时主用铷钟或备用铷钟输出自身的频率freq m和freq s到测量模块。测量模块通过对主用频率freq m或备用频率freq s和参考时钟频率的测量，得出测量结果，并将该测量结果发送到设备的网管模块，网管模块根据测试结果计算出需要的补偿值，并将该补偿值传送到需要调校的主用或备用铷钟。或者引入管理终端，网管模块将测量结果及计算出来的补偿值通过以太网传到管理终端，该管理终端通常为网管计算机，网管计算机的人机界面可以显示测量结果并可以下发补偿值到设备的网管模块，网管模块再将补偿值按照铷钟生产厂家提供的协议下发到主用或备用铷钟，实现铷钟频率准确度的校准，这样就实现了对铷钟老化的补偿。这个补偿值可以是通过网管维护人员人工下发，也可以通过软件根据设置的时间间隔自动下发。
(二)通过自身设备跟踪卫星获得高精度参考源，实现对铷钟老化的补偿：
参见图5，测量基准模块包括主用铷钟，卫星天线、卫星接收卡和锁相环PLL，主用铷钟输出自身频率freq m到PLL，卫星天线将接收到的卫星授时信号传送到卫星接收卡，卫星接收卡对接收到的卫星授时信号进行解码获得基准时钟freq b并传送到PLL，PLL根据freq m锁定freq b并输出达到LPR级别的参考时钟Ref到测量模块；
此时的待测铷钟为备用铷钟，备用铷钟输出freq s进入测量模块进行测量，测量结果送到设备的网管模块，网管模块根据测量结果得出需要的补偿值，并将该补偿值发送到备用铷钟。或者在引入管理终端的情况下，网管模块通过以太网将测量结构和补偿值传到管理终端，该管理终端通常为远程网管计算机的人机界面可以显示测量结果并下发补偿值到设备的网管模块，网管模块可以将补偿值按照铷钟生产厂家提供的协议下发到备用铷钟，实现了对铷钟老化的补偿。这个补偿值可以是通过网管维护人员人工下发，也可以通过软件根据设置的时间间隔自动下发。
Claims (12)
1.一种实现对铷钟老化补偿的方法，其特征是，包括步骤：
A：测量基准模块发送参考时钟频率到测量模块，待测铷钟发送自身时钟频率到测量模块，其中所述测量基准模块为基准参考PRC时钟模块或者包括主用铷钟、卫星天线、卫星接收卡和锁相环PLL的模块；
B：测量模块对参考时钟频率和待测铷钟自身时钟频率进行测量，得出测量结果，并将该测量结果发送到网管模块；
C：网管模块根据测量结果计算出补偿值；
D：网管模块将补偿值发送给待测铷钟。
2.如权利要求1所述实现对铷钟老化补偿的方法，其特征是步骤D具体
为：D1：网管模块将测量结果和补偿值发送到管理终端；
D2：管理终端下发补偿值到网管模块；
D3：网管模块将补偿值发送给待测铷钟。
3.如权利要求2所述实现对铷钟老化补偿的方法，其特征是：步骤D2具体为：管理终端根据人工命令或自动下发补偿值到网管模块。
4.如权利要求1、2或3所述实现对铷钟老化补偿的方法，其特征是，当所述测量基准模块为基准参考PRC时钟模块时；
步骤A具体为：A1：PRC时钟模块接收外部参考时钟频率并发送到测量模块；A2：待测铷钟发送自身时钟频率到测量模块。
5.如权利要求4所述实现对铷钟老化补偿的方法，其特征是，所述待测铷钟为主用铷钟；
步骤A2具体为：主用铷钟发送自身时钟频率freq m到测量模块；
步骤B具体为：测量模块对外部参考时钟频率和freq m进行测量，得出测量结果，并将该测量结果发送到网管模块；
步骤D具体为：网管模块将补偿值发送给主用铷钟。
6.如权利要求4所述实现对铷钟老化补偿的方法，其特征是，所述待测铷钟为备用铷钟；
步骤A2具体为：备用铷钟发送自身时钟频率freq s到测量模块；
步骤B具体为：测量模块对外部参考时钟频率和freq s进行测量，得出测量结果，并将该测量结果发送到网管模块；
步骤D具体为：网管模块将补偿值发送给备用铷钟。
7.如权利要求1、2或3所述实现对铷钟老化补偿的方法，其特征是：
当所述测量基准模块为包括主用铷钟、卫星天线、卫星接收卡和锁相环PLL的模块时；其中主用铷钟输出自身频率freq m到PLL，卫星天线接收卫星授时信号并传送到卫星接收卡，卫星接收卡对接收到的卫星授时信号进行解码获得基准时钟频率freq b并传送到PLL，PLL根据freq m锁定freq b并输出参考时钟频率到测量模块；
所述待测铷钟为备用铷钟。
8.一种实现对铷钟老化补偿的系统，其特征是：
包括综合授时设备和管理终端，其中综合授时设备包括测量基准模块，待测铷钟，测量模块和网管模块；测量基准模块用于输出参考时钟频率到测量模块，所述测量基准模块为基准参考PRC时钟模块或者包括主用铷钟、卫星天线、卫星接收卡和锁相环PLL的模块；
待测铷钟用于输出自身时钟频率到测量模块；
测量模块用于对输入的参考时钟频率和待测铷钟自身时钟频率信号进行测量，得出测量结果，并将该测量结果送到网管模块；
网管模块用于根据测量结果计算出补偿值，将该测量结果和补偿值发送给管理终端；并将管理终端下发的管理终端补偿值发送到待测铷钟；
管理终端用于接收网管模块发送的测量结果和补偿值，并下发补偿值给网管模块。
9.如权利要求8所述实现对铷钟老化补偿的系统，其特征是：
当所述测量基准模块为PRC时钟模块时，其用于接收外部参考时钟频率并输出到测量模块。
10.如权利要求9所述实现对铷钟老化补偿的系统，其特征是：
所述待测铷钟为主用铷钟，用于输出自身时钟频率freq m到测量模块；所述测量模块对输入的参考时钟频率和freq m进行测量，得出测量结果，并将该结果送到网管模块；所述网管模块将管理终端下发的补偿值发送给主用铷钟。
11.如权利要求9所述实现对铷钟老化补偿的系统，其特征是：
所述待测铷钟为备用铷钟，用于输出自身时钟频率freq s到测量模块；所述测量模块对输入的参考时钟频率和freq s进行测量，得出测量结果，并将该结果送到网管模块；
所述网管模块将管理终端下发的补偿值发送给备用铷钟。
12.如权利要求8所述实现对铷钟老化补偿的系统，其特征是：
当所述测量基准模块为包括主用铷钟、卫星天线、卫星接收卡和锁相环PLL的模块时，其中主用铷钟用于输出自身频率freq m到PLL，卫星天线用于接收卫星授时信号并传送到卫星接收卡，卫星接收卡用于对接收到的卫星授时信号进行解码获得基准时钟freq b并传送到PLL，PLL用于根据freq m锁定freq b并输出参考时钟Ref到测量模块；
所述待测铷钟为备用铷钟。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |