CN203311175U - Gps授时与dds联合实现稳定高速同步时钟的装置 - Google Patents

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侯二娜
尚新磊
林君
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Abstract

本实用新型涉及一种GPS授时与DDS联合实现稳定高速同步时钟的装置。是由单片机最小系统经DDS模块、低通滤波器和比较器与分频电路连接，单片机最小系统经相位比较单元与分频电路连接，GPS授时模块设有1PPS输出端，接收天线经GPS授时模块与相位比较单元连接构成。有效地解决了GPS授时装置提供1PPS时的稳定性和系统对高速时钟需求的问题。结合了GPS授时具有的同步精度高和DDS具有的频率分辨率高、温度及时间稳定性好、频率及相位可调的优点，不仅可产生与GPS授时模块输出的秒脉冲信号精确同步、稳定的高速时钟信号，又减少系统对GPS信号的依赖性。既弥补了GPS授时模块易受干扰、不稳定的缺点，又可以产生不同频率的高速时钟，提高了该装置对环境的适应能力。

Description

GPS授时与DDS联合实现稳定高速同步时钟的装置
技术领域
本实用新型涉及一种高速同步时钟的产生装置，具体涉及一种GPS授时与DDS联合实现稳定高速同步时钟的装置。
背景技术
全球定位系统(GPS)作为导航、定位和授时系统，具有授时精度高、民用免费和接收机成本低等特点，其应用越来越广泛。目前，大多数的GPS授时装置，都能够输出与UTC精确同步的秒脉冲信号（1PPS），利用此信号可以实现多个工作系统间的时钟精确同步。其中，GPS授时模块需要接收定位卫星上发射的无线电信号，然后通过计算得出GPS时间。但无线电波信号易受建筑物、树木、天气、地形等外界各种因素的影响，因此GPS授时装置在实际运用中存在不稳定状况，如短期卫星失锁或者卫星时钟实验跳变等，从而导致秒脉冲信号不稳定，甚至可能中断，致使工作系统间的同步时钟失效。另一方面，GPS授时装置输出的1PPS已经不能满足某些工作系统对于高速时钟的需求。
发明内容
本实用新型的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种GPS授时与DDS联合实现稳定高速同步时钟的装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
GPS授时与DDS联合实现稳定高速同步时钟的装置，是由单片机最小系统6经DDS模块3、低通滤波器4和比较器7与分频电路5连接，单片机最小系统6经相位比较单元9与分频电路5连接，GPS授时模块1设有1PPS输出端8，接收天线2经GPS授时模块1与相位比较单元9连接构成。
所述的单片机最小系统6是由430单片机分别连接晶振、复位电路、供电电路和接口电路构成。
当GPS能正常工作时，由GPS授时模块输出的1PPS来提供系统所需的同步时钟信号；当GPS不能正常工作时，利用同步校正后的DDS技术产生的频率信号代替GPS授时模块提供系统需要的同步时钟信号。GPS授时模块用来输出一个秒脉冲信号；430单片机最小系统对DDS模块写入控制字，产生频率可调、相位连续可变的正弦波，输出的正弦波接入滤波器的输入端，输出一个正弦信号，此正弦信号接到比较器的输入端，输出一个频率、相位可调的方波，将此方波信号接入到分频电路的输入端，输出端产生一个分频信号。当GPS授时模块正常工作时，利用其输出的秒脉冲信号在430单片机最小系统中对DDS技术产生的频率信号的相位进行调节，保证利用DDS技术产生的高速时钟信号与GPS授时模块输出的秒脉冲信号精确同步，同时以GPS授时模块输出的1PPS作为时钟源为系统提供精确的同步时钟信号；当GPS授时模块不能正常工作时，采用已经同步校正后的DDS技术产生的时钟信号提供系统所需的同步时钟信号。
有益效果，结合了GPS授时具有的同步精度高和DDS具有的频率分辨率高、温度及时间稳定性好、频率及相位可调的优点，进一步可产生与GPS授时模块输出的秒脉冲信号精确同步、稳定的高速时钟信号，减小系统对GPS信号的依赖性。该装置不仅满足了系统对于高速时钟信号的需求，又可以维持多个系统间稳定、连续地同步工作。有效地解决了现有的GPS授时装置提供1PPS时的稳定性和某些系统对于高速时钟的需求问题。既弥补了GPS授时模块易受干扰、不稳定的缺点，又可以产生不同频率的高速时钟，提高了该同步装置在实际应用中对环境的适应能力。
附图说明
图1是本实用新型的整体框图；
图2是430单片机最小系统的框图。
1.GPS授时模块，2.GPS授时模块1配套的接收天线，3.DDS模块，4.低通滤波器，5.分频电路，6.430单片机最小系统，7.比较器，8.GPS授时模块1的1PPS输出端，9.相位比较单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
GPS授时与DDS联合实现稳定高速同步时钟的装置，是由单片机最小系统6经DDS模块3、低通滤波器4和比较器7与分频电路5连接，单片机最小系统6经相位比较单元9与分频电路5连接，GPS授时模块1设有1PPS输出端8，接收天线2经GPS授时模块1与相位比较单元9连接构成。
所述的单片机最小系统6是由430单片机分别连接晶振、复位电路、供电电路和接口电路构成。
在图1中，GPS接收天线2将接收到的授时信号输入给GPS授时模块1中，GPS授时模块1接收到卫星授时信号，正常工作后，1PPS输出端8能产生一个秒脉冲信号，DDS模块3通过430单片机最小系统6产生频率、相位可调的正弦波，经过一个低通滤波器4进行滤波，将输出的正弦信号接入比较器7的输入端，输出一个方波信号，将此方波信号接入到分频电路5的输入端，分频后产生的方波信号与GPS授时模块1输出的1PPS进行相位比较9，比较的结果送回给430单片机最小系统6，430单片机最小系统6利用GPS授时模块1输出的秒脉冲信号对DDS模块3产生的正弦信号的相位进行连续调节，从而实现利用DDS技术产生的高速时钟信号与GPS授时模块1输出的秒脉冲信号的精确同步。当GPS授时模块1能正常工作时，采用GPS授时模块1输出的1PPS为系统提供同步时钟；当GPS授时模块1不能正常工作时，采用同步校正后的DDS技术产生的信号为系统提供同步时钟，从而实现了该同步装置在实际应用中稳定、连续的工作，也满足了某些系统对于高速时钟信号的需求。
利用GPS授时模块1输出的秒脉冲信号和DDS模块3产生的频率、相位可调的信号进行比较，比较的结果作为输入，送回430单片机最小系统6对DDS技术产生的频率信号的相位进行同步校正。当GPS工作正常时，由GPS授时模块1输出的1PPS作为同步时钟信号，并对DDS模块3产生的频率信号进行校正；否则由同步校正后的DDS模块3产生的频率信号提供同步时钟。DDS模块3用于产生频率、相位可调的频率信号。分频电路5用于产生一个分频信号。

Claims (2)

1.一种GPS授时与DDS联合实现稳定高速同步时钟的装置，其特征在于：是由单片机最小系统(6)经DDS模块(3)、低通滤波器(4)和比较器(7)与分频电路(5)连接，单片机最小系统(6)经相位比较单元(9)与分频电路(5)连接，GPS授时模块(1)设有1PPS输出端(8)，接收天线(2)经GPS授时模块(1)与相位比较单元(9)连接构成。
2.按照权利要求1所述的GPS授时与DDS联合实现稳定高速同步时钟的装置，其特征在于：所述的单片机最小系统(6)是由430单片机分别连接晶振、复位电路、供电电路和接口电路构成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108388107A (zh) * 2018-02-01 2018-08-10 深圳市兴威帆电子技术有限公司 Gps实时时钟电路及校时系统
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