CN202533508U - 一种智能时间频率信号切换器 - Google Patents

Abstract

一种智能时间频率信号切换器，设有微处理器模块；包括射频放大模块、六路功率分配器、六路射频放大器、交流耦合器的GPS/北斗天线信号模块；包括第一扩展模块、第一两路程序控制继电器、TTL/485信号转化模块、第二两路程序控制继电器、电光转换模块、第一光电转换模块、第三两路程序控制继电器的IRIG-B码模块；包括第二扩展模块、第二光电转换模块、第四两路程序控制继电器的1PPS时标脉冲模块；包括高速运算放大器、滤波模块、第五两路程序控制继电器的10MHz频率信号模块；通讯控制模块。可实现远程控制管理，大大简化综合性时间频率测试，减小测试误差，显著提高综合测试、技术应用与研究效率和智能化水平。

Description

一种智能时间频率信号切换器

技术领域

本实用新型涉及时间频率测试，特别是涉及一种智能时间频率信号切换器。

背景技术

现有时间频率测试步骤繁多，测试数据不易管理和维护，总体测试效果较差。在现代综合性智能化测试时间频率时，需要根据测试的业务性能和功能要求，频繁地进行时间频率信号切换、信号扩展，实现接口兼容，即有效地解决时间频率测试、技术应用与研究中的时间频率信号智能化程序控制管理问题，有必要对现有智能时间频率信号切换器进行进一步的改进与完善，以满足对各种不同的时间频率设备信号进行测试的要求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种智能时间频率信号切换器。

本实用新型的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种智能时间频率信号切换器，包括微处理器模块、程序控制端分别与微处理器模块的输出端通过程序控制总线连接的全球定位系统(GlobalPositioning System，缩略词为GPS)/北斗天线信号模块、国际靶场仪器组(Inter Range Instrumentation Group，缩略词为IRIG)-B时间码(以下简称IRIG-B码)模块、通过网络通讯链路与远程管理机实现通讯连接的通讯控制模块、1PPS时标脉冲模块、10MHz频率信号模块，以及与上述模块分别连接提供工作电源的电源模块。

这种智能时间频率信号切换器的特点是：

所述GPS/北斗天线信号模块包括依次连接的射频放大模块、六路功率分配器、六路射频放大器，以及交流耦合器，所述射频放大模块的输入端与GPS/北斗天线连接，用于接入外部GPS/北斗双频天线信号，且放大后经六路功率分配器分成六路；

所述六路射频放大器的四路输出端与所述交流耦合器的四路输入端之间分别设有程序控制射频开关，相应的交流耦合器的四路输出端分别为两路受程序控制的两路北斗卫星信号的输出端和两路由所述微处理器模块程序控制的两路GPS卫星信号的输出端；

所述六路射频放大器的其它两路输出端分别与所述交流耦合器的其它两路输入端直接连接，相应的交流耦合器的两路输出端分别为不由所述微处理器模块程序控制的两路GPS卫星信号的输出端。

所述IRIG-B码模块用于IRIG-B码信号扩展、接口兼容和程序控制切换，其包括：

有四路输出的第一扩展模块，所述第一扩展模块的输入端与标准IRIG-B码输出电路连接；

依次连接的第一两路程序控制继电器、TTL/485信号转化模块，所述第一两路程序控制继电器的两路输入端分别与所述第一扩展模块的两路输出端连接，所述TTL/485信号转化模块的两路输出端分别为由所述微处理器模块程序控制的两路电信号接口TTL/485可配IRIG-B码标准源的输出端，IRIG-B码可设置为TTL或RS-485电气类型；

依次连接的第二两路程序控制继电器、电光转换模块，所述第二两路程序控制继电器的两路输入端分别与所述第一扩展模块的两路输出端连接，所述电光转换模块的两路输出端分别为由所述微处理器模块程序控制的两路光信号接口IRIG-B码标准源的输出端；

依次连接的第一光电转换模块、第三两路程序控制继电器，所述第一光电转换模块的输入端与被测试IRIG-B码的光信号接口输出电路连接，所述第一光电转换模块的输出端与所述第三两路程序控制继电器的一路输入端连接，所述第三两路程序控制继电器的另一路输入端直接与被测试IRIG-B码的电信号接口输出电路连接，所述第三两路程序控制继电器的输出端为由所述微处理器模块程序控制的一路被测试信号输出端即IRIG-B码电信号接口的输出端。

所述1PPS时标脉冲模块用于实现1PPS时标脉冲信号的扩展、接口兼容和程序控制切换，其包括：

有四路输出的第二扩展模块，所述第二扩展模块的输入端与标准1PPS时标脉冲输出电路连接，所述第二扩展模块的四路输出端分别为不由所述微处理器模块程序控制的四路电信号接口1PPS时标脉冲扩展标准源的输出端；

依次连接的第二光电转换模块、第四两路程序控制继电器，所述第二光电转换模块的输入端与被测试1PPS时标脉冲光信号接口输出电路连接，所述第二光电转换模块的输出端与所述第四两路程序控制继电器的一路输入端连接，所述第四两路程序控制继电器的另一路输入端直接与被测试1PPS时标脉冲电信号接口输出电路连接，所述第四两路程序控制继电器的输出端为由所述微处理器模块程序控制的一路电信号接口被测试1PPS时标脉冲信号的输出端。

所述10MHz频率信号模块用于实现10MHz频率信号的扩展、转接和程序控制，其包括：

有四路输出的高速运算放大器，所述高速运算放大器的输入端与标准10MHz正弦波输出电路连接，所述高速运算放大器的四路输出端分别为不由所述微处理器模块程序控制的四路电信号接口10MHz正弦波扩展标准源的输出端；

依次连接的滤波模块、第五两路程序控制继电器，所述滤波模块的输入端与被测试10MHz方波信号接口输出电路连接，所述滤波模块的输出端与所述第五两路程序控制继电器的一路输入端连接，所述第五两路程序控制继电器的另一路输入端直接与被测试10MHz正弦波电信号接口输出电路连接，所述第五两路程序控制继电器的输出端为由所述微处理器模块程序控制的一路电信号接口被测试10MHz正弦波的输出端。

本实用新型的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述通讯控制模块为TCP/IP服务器端，包括集成物理层PHY芯片，且具有1路RJ45网络接口，与TCP/IP客户端的远程管理机建立通讯链接，通过特定的内部协议接收远程管理机测试分析管理软件下达的程序控制指令，并进行解析。

所述微处理器模块通过通讯控制模块接受来自外部的网络命令，通过置位MCU的GPIO口电平，控制相关的程序控制继电器切换以及程序控制射频开关通断，实现相应的时间频率信号的远程控制管理功能，所述时间频率信号包括1PPS/1PPM脉冲、IRIG-B码、10MHz频率，以及GPS/北斗天线信号，所述远程控制管理功能包括时间频率信号的切换、配置网络通讯参数，以及获取切换信号当前状态。

所述远程管理机是PC机。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

本实用新型可以有效实现GPS/北斗天线信号的放大、扩展和程序控制切换，以及IRIG-B码、1PPS时标脉冲信号、10MHz频率信号的扩展、接口兼容和程序控制切换。所述通讯控制模块与远程管理机实现通讯连接，可接收远程管理机的网络指令，实现时间频率信号的远程控制管理，大大简化综合性时间频率测试、技术应用与研究的复杂程度，实现复杂应用中时间频率信号的集中管理和控制，减小由于人为操作带来时间频率测试误差，显著提高时间频率综合测试、技术应用与研究的效率和智能化水平。

本实用新型可以广泛地应用于电力、电信等领域的时间频率综合测试、技术应用与研究，可以灵活地实现时间频率信号的扩展、接口兼容以及信号切换和管理。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式的组成方框图；

图2是图1的GPS/北斗天线信号模块的组成方框图；

图3是图1的IRIG-B码模块的组成方框图；

图4是图1的1PPS时标脉冲模块的组成方框图；

图5是图1的10MHz频率模块的组成方框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型进行说明。

一种如图1～5所示的智能时间频率信号切换器1，包括型号为LM3S6911的微处理器模块2、程序控制端分别与微处理器模块2的输出端通过程序控制总线15连接的GPS/北斗天线信号模块4、IRIG-B码模块5、通过网络通讯链路10与远程管理机9实现通讯连接的采用型号为LM3S6911的微控制器芯片和型号为HR911105A的RJ45的通讯控制模块6、1PPS时标脉冲模块7、10MHz频率信号模块8，以及与上述模块分别连接提供工作电源的采用型号为LM1117MPX-2.5和LT1085CM3.3的电源芯片的电源模块3。所有的电源由+5V转化，其输入端都设有片式磁珠和去耦电容，片式磁珠用于滤除电源输入端的高频干扰，吸收尖峰干扰和静电放电脉冲；去耦电容用于抑制因负载变化而产生的噪声。

GPS/北斗天线信号模块4包括依次连接的型号为ADL5602的射频放大模块12、型号为RS4W0825的六路功率分配器13、型号为ADL5602的六路射频放大器14，以及交流耦合器17，射频放大模块12的输入端与GPS/北斗天线连接，用于接入外部GPS/北斗双频天线信号，且放大20db后经3db六路功率分配器13分成六路；

六路射频放大器14的四路输出端与交流耦合器17的四路输入端之间分别设有型号为ADG901的程序控制射频开关16，相应的交流耦合器17的四路输出端分别为两路由微处理器模块2程序控制的两路北斗卫星信号的输出端和两路由微处理器模块2程序控制的两路GPS卫星信号的输出端；

六路射频放大器14的其它两路输出端分别与交流耦合器17的其它两路输入端直接连接，相应的交流耦合器17的两路输出端分别为不由微处理器模块2程序控制的两路GPS卫星信号的输出端。

IRIG-B码模块5用于IRIG-B码信号扩展、接口兼容和程序控制切换，其包括：

有四路输出的型号为74ACT04的第一扩展模块18，第一扩展模块18的输入端与标准IRIG-B码输出电路连接；

依次连接的型号为TQ2SA-5V的第一两路程序控制继电器22、采用型号为75LBC 176的TTL/485信号转化模块19，第一两路程序控制继电器22的两路输入端分别与第一扩展模块18的两路输出端连接，TTL/485信号转化模块19的两路输出端分别为由微处理器模块2程序控制的两路电信号接口TTL/485可配IRIG-B码标准源的输出端，IRIG-B码可设置为TTL或RS-485电气类型；

依次连接的型号为TQ2SA-5V的第二两路程序控制继电器23、采用型号为HFBR-1414TZ的光纤收发器和型号为74ACTQ00的逻辑门芯片的电光转换模块20，第二两路程序控制继电器23的两路输入端分别与第一扩展模块18的两路输出端连接，电光转换模块20的两路输出端分别为由微处理器模块2程序控制的两路光信号接口IRIG-B码标准源的输出端；

依次连接的采用型号为HFBR2416TZ的光纤收发器和型号为LT1016CSB的逻辑门芯片的第一光电转换模块21、型号为TQ2SA-5V的第三两路程序控制继电器24，第一光电转换模块21的输入端与被测试IRIG-B码光信号接口输出电路连接，第一光电转换模块21的输出端与第三两路程序控制继电器24的一路输入端连接，第三两路程序控制继电器24的另一路输入端直接与被测试IRIG-B码电信号接口输出电路连接，第三两路程序控制继电器24的输出端为由微处理器模块2程序控制的一路被测试信号输出端即IRIG-B码电信号接口的输出端。

1PPS时标脉冲模块7用于实现1PPS时标脉冲信号的扩展、接口兼容和程序控制切换，其包括：

有四路输出的型号为74ACT04的第二扩展模块26，第二扩展模块26的输入端与标准1PPS时标脉冲输出电路连接，第二扩展模块26的四路输出端分别为不由微处理器模块2程序控制的四路电信号接口1PPS时标脉冲扩展标准源的输出端；

依次连接的采用型号为HFBR2416TZ的光纤收发器和型号为LT1016CSB的逻辑门芯片的第二光电转换模块25、型号为TQ2SA-5V的第四两路程序控制继电器27，第二光电转换模块25的输入端与被测试1PPS时标脉冲光信号接口输出电路连接，第二光电转换模块25的输出端与第四两路程序控制继电器27的一路输入端连接，第四两路程序控制继电器27的另一路输入端直接与被测试1PPS时标脉冲电信号接口输出电路连接，第四两路程序控制继电器27的输出端为由微处理器模块2程序控制的一路电信号接口被测试1PPS时标脉冲信号的输出端。

10MHz频率信号模块8用于实现10MHz频率信号的扩展、转接和程序控制，其包括：

有四路输出的型号为ADA4891-4的高速运算放大器29，高速运算放大器29的输入端与标准10MHz正弦波输出电路连接，高速运算放大器29的四路输出端分别为不由微处理器模块2程序控制的四路电信号接口10MHz正弦波扩展标准源的输出端；

依次连接的型号为74LVC1G08DBV的滤波模块28、型号为TQ2SA-5V的第五两路程序控制继电器30，滤波模块28的输入端与被测试10MHz方波输出电路连接，滤波模块28的输出端与第五两路程序控制继电器30的一路输入端连接，第五两路程序控制继电器30的另一路输入端直接与被测试10MHz正弦波电信号接口输出电路连接，第五两路程序控制继电器30的输出端为由微处理器模块2程序控制的一路电信号接口被测试10MHz正弦波的输出端。

通讯控制模块6为TCP/IP服务器端，包括集成物理层PHY芯片，且具有1路RJ45网络接口，与TCP/IP客户端的远程管理机9建立通讯链接，通过特定的内部协议接收远程管理机9测试分析管理软件下达的程序控制指令，并进行解析。

微处理器模块2通过通讯控制模块6接受来自外部的网络命令，通过置位MCU的GPIO口电平，控制相关的程序控制继电器切换以及程序控制射频开关通断，实现相应的时间频率信号的远程控制管理功能，时间频率信号包括1PPS/1PPM脉冲、IRIG-B码、10MHz频率，以及GPS/北斗天线信号，远程控制管理功能包括时间频率信号的切换、配置网络通讯参数，以及获取切换信号当前状态。

远程管理机9是PC机。

本具体实施方式用于完成电力系统测试信号包括1PPS/1PPM脉冲、IRIG-B码、10MHz频率，以及GPS/北斗天线信号的接入及其在测试设备之间的切换，且为每个测试设备提供标准信号接口，简化人员操作的复杂程度，提高测试效率。

本具体实施方式的性能指标如下：

1)天线信号放大、切换

信号频率：1575.42MHz±5MHz(GPS)、2450MHz±50MHz(北斗)；

输出增益：＞5dB(功率)；

输出路数：四路GPS(其中两路可程序控制)、两路北斗(可程序控制)；

天线输入：1路(GPS/北斗双频天线)；

输入信号接口类型：BNC(基本网络卡)接口；

输出信号接口类型：BNC(基本网络卡)接口；

天线馈电：5VDC±5％；

2)10MHz频率信号

(1)扩展频率信号

输入路数：一路；

输入信号类型：正弦波；

输入接口类型：BNC(基本网络卡)接口；

输入信号频率：10MHz；

输出电压：＞600mV COMS(峰峰值)；

输出路数：一路；

输出信号类型：正弦波；

输出接口类型：BNC(基本网络卡)接口；

输出信号频率：10MHz；

(2)可程序控制频率信号

输入路数：两路；

输入信号类型：一路TTL、一路正弦波；

输入接口类型：BNC(基本网络卡)接口；

输入信号频率：10MHz；

输出路数：一路

输出信号类型：正弦波；

输出接口类型：BNC(基本网络卡)接口；

输出信号频率：10MHz；

3)秒脉冲信号

(1)扩展时标脉冲信号

输入路数：一路；

输入信号类型：TTL；

输入接口类型：BNC(基本网络卡)接口；

输入信号频率：1Hz；

输出路数：四路；

输出信号类型：TTL；

输出接口类型：BNC(基本网络卡)接口；

输出信号频率：1Hz；

输出电压：5V COMS(峰峰值)；

负载能力：＞80mA；

(2)可程序控制频率信号

输入路数：四路；

输入信号类型：两路电信号接口(TTL、RS485、空接点信号)、两路光信号接口；

输入接口类型：两路BNC(电信号接口)、两路ST(光信号接口)；

输入信号频率：1Hz；

输出路数：一路；

输出信号类型：TTL；

输出接口类型：BNC(基本网络卡)接口；

输出信号频率：1Hz；

4)IRIG-B码信号

(1)第一组程序控制信号

输入路数：一路；

输入信号类型：TTL；

输入接口类型：BNC(基本网络卡)接口；

输入信号频率：100Hz；

输出路数：四路；

输出信号类型：两路电信号接口(TTL、485)、两路光信号接口；

输出接口类型：BNC(基本网络卡)接口；

输出信号频率：100Hz；

(2)第二组程序控制信号

输入路数：两路；

输入信号类型：一路电信号接口、一路光信号接口；

输入接口类型：一路BNC(电信号接口)、一路ST(光信号接口；)

输入信号频率：100Hz；

输出路数：1路；

输出信号类型：TTL；

输出接口类型：BNC(基本网络卡)接口；

输出信号频率：100Hz；

5)通讯接口

接口类型：RJ 45；

通讯协议：TCP/IP；

通讯模式：TCP服务端。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种智能时间频率信号切换器，包括微处理器模块、程序控制端分别与微处理器模块的输出端通过程序控制总线连接的全球定位系统GPS/北斗天线信号模块、IRIG-B码模块、通过网络通讯链路与远程管理机实现通讯连接的通讯控制模块、1PPS时标脉冲模块、10MHz频率信号模块，以及与上述模块分别连接提供工作电源的电源模块，其特征在于：

所述GPS/北斗天线信号模块包括依次连接的射频放大模块、六路功率分配器、六路射频放大器，以及交流耦合器，所述射频放大模块的输入端与GPS/北斗天线连接；

所述六路射频放大器的四路输出端与所述交流耦合器的四路输入端之间分别设有程序控制射频开关，相应的交流耦合器的四路输出端分别为两路受程序控制的两路北斗卫星信号的输出端和两路由所述微处理器模块程序控制的两路GPS卫星信号的输出端；

所述六路射频放大器的其它两路输出端分别与所述交流耦合器的其它两路输入端直接连接，相应的交流耦合器的两路输出端分别为不由所述微处理器模块程序控制的两路GPS卫星信号的输出端；

所述IRIG-B码模块包括：

有四路输出的第一扩展模块，所述第一扩展模块的输入端与标准IRIG-B码输出电路连接；

依次连接的第一两路程序控制继电器、TTL/485信号转化模块，所述第一两路程序控制继电器的两路输入端分别与所述第一扩展模块的两路输出端连接，所述TTL/485信号转化模块的两路输出端分别为由所述微处理器模块程序控制的两路电信号接口TTL/485可配IRIG-B码标准源的输出端；

依次连接的第二两路程序控制继电器、电光转换模块，所述第二两路程序控制继电器的两路输入端分别与所述第一扩展模块的两路输出端连接，所述电光转换模块的两路输出端分别为由所述微处理器模块程序控制的两路光信号接口IRIG-B码标准源的输出端；

依次连接的第一光电转换模块、第三两路程序控制继电器，所述第一光电转换模块的输入端与被测试IRIG-B码的光信号接口输出电路连接，所述第一光电转换模块的输出端与所述第三两路程序控制继电器的一路输入端连接，所述第三两路程序控制继电器的另一路输入端直接与被测试IRIG-B码的电信号接口输出电路连接，所述第三两路程序控制继电器的输出端为由所述微处理器模块程序控制的一路被测试信号输出端即IRIG-B码电信号接口的输出端；

所述1PPS时标脉冲模块包括：

有四路输出的第二扩展模块，所述第二扩展模块的输入端与标准1PPS时标脉冲输出电路连接，所述第二扩展模块的四路输出端分别为不由所述微处理器模块程序控制的四路电信号接口1PPS时标脉冲扩展标准源的输出端；

依次连接的第二光电转换模块、第四两路程序控制继电器，所述第二光电转换模块的输入端与被测试1PPS时标脉冲光信号接口输出电路连接，所述第二光电转换模块的输出端与所述第四两路程序控制继电器的一路输入端连接，所述第四两路程序控制继电器的另一路输入端直接与被测试1PPS时标脉冲电信号接口输出电路连接，所述第四两路程序控制继电器的输出端为由所述微处理器模块程序控制的一路电信号接口被测试1PPS时标脉冲信号的输出端；

所述10MHz频率信号模块包括：

有四路输出的高速运算放大器，所述高速运算放大器的输入端与标准10MHz正弦波输出电路连接，所述高速运算放大器的四路输出端分别为不由所述微处理器模块程序控制的四路电信号接口10MHz正弦波扩展标准源的输出端；

依次连接的滤波模块、第五两路程序控制继电器，所述滤波模块的输入端与被测试10MHz方波信号接口输出电路连接，所述滤波模块的输出端与所述第五两路程序控制继电器的一路输入端连接，所述第五两路程序控制继电器的另一路输入端直接与被测试10MHz正弦波电信号接口输出电路连接，所述第五两路程序控制继电器的输出端为由所述微处理器模块程序控制的一路电信号接口被测试10MHz正弦波的输出端。

2.如权利要求1所述的智能时间频率信号切换器，其特征在于：

所述通讯控制模块为TCP/IP服务器端，包括集成物理层PHY芯片，且具有1路RJ45网络接口。

3.如权利要求1或2所述的智能时间频率信号切换器，其特征在于：

所述远程管理机是PC机。

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