CN215340337U - 一种压控晶振驯服系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于晶振驯服技术的领域，涉及一种压控晶振驯服系统，包括晶振模块、控制模块、计算模块、数模转换模块和GPS模块；晶振模块的信号输出端连接控制模块的第一输入端，GPS模块的信号输出端连接控制模块的第二输入端，GPS模块与控制模块之间连接有滤波电路；计算模块的输入端与控制模块的第一输出端连接，计算模块的输出端与控制模块的第三输入端连接；数模转换模块的输入端与控制模块的第二输出端连接；数模转换模块的输出端与晶振模块的输入端连接。本申请具有便于提高对恒温晶振的驯服的精度的效果。

Description

一种压控晶振驯服系统

技术领域

本申请涉及时钟驯服技术的领域，尤其是涉及一种压控晶振驯服系统。

背景技术

目前，在卫星导航领域中，时间每出现1ns的误差，定位精度就会出现3cm的误差，要想达到毫米级的定位精度，那么相应的时间间隔测量误差就需要小于33ps。此外对多通道、连续时间间隔测量等方面也有一定的要求，传统的方法已不再适用于如今的研究领域，寻找新的时间间隔测量方法或者改进现有的时间间隔测量方法变得势在必行。

针对上述中的相关技术，发明人认为随着目前的导航精度的日益提高，对恒温晶振的驯服也需要进一步增强。

实用新型内容

为了便于提高对恒温晶振的驯服的精度，本申请提供了一种压控晶振驯服系统。

本申请提供的一种压控晶振驯服系统，采用如下的技术方案：

一种压控晶振驯服系统，其特征在于：包括晶振模块、控制模块、计算模块、数模转换模块和GPS模块；

所述晶振模块的信号输出端连接所述控制模块的第一输入端，所述GPS模块的信号输出端连接所述控制模块的第二输入端，所述GPS模块与所述控制模块之间连接有滤波电路；

所述计算模块的输入端与所述控制模块的第一输出端连接，所述计算模块的输出端与所述控制模块的第三输入端连接；

所述数模转换模块的输入端与所述控制模块的第二输出端连接；所述数模转换模块的输出端与所述晶振模块的输入端连接。

通过采用上述技术方案，在驯服晶振模块时，通过GPS模块能够在跟踪微信的同时产生精确的秒脉冲信号，作为控制模块的输入信号，将GPS秒脉冲信号与本地晶振模块输出的秒脉冲信号进行对比，测量获得两者的时间间隔，进而获得相位差，通过计算模块按照相位差的变化速率计算出相对频差，再通过数模转换模块基于相对频差计算出本地晶振模块频标的控制输出电压，经过多次测量和修正能够使晶振模块输出信号的频率调整到与GPS的秒脉冲信号频率相同，完成同步；通过滤波电路对GPS输出的秒脉冲信号进行滤波处理，能够减小GPS模块引入的误差和噪声，进而提高系统同步驯服的精度，以逐步调整系统的秒脉冲信号的精度。需要说明的是，计算模块的计算过程可通过公知的软件实现，本方案对此并未作出改进。

可选的，所述滤波电路包括光耦合器，所述光耦合器的第一输入端与所述GPS模块的信号输出端连接，所述光耦合器的输出端与控制模块连接；所述光耦合器的第二输入端的供电电压端连接有第一滤波单元。

通过采用上述技术方案，第一滤波单元能将流经光耦合器的输入电压信号进行滤波处理，使流经光耦合器的电压信号更加稳定，使GPS模块输出的秒脉冲信号顺利传输至控制模块中。

可选的，所述滤波电路包括限流电阻R11，所述限流电阻R11的一端连接有第一电源，另一端与所述光耦合器的第三输入端的供电电压端连接。

通过采用上述技术方案，在光耦合器连接供电电源时，为防止启动时的强电流对光耦合器造成损坏，限流电阻R11用于对光耦合器启动时的供电电压进行分压。

可选的，所述滤波电路包括上拉电阻R12，所述上拉电阻R12的一端与所述光耦合器的输出端连接，另一端与所述控制模块的第二输入端连接。

通过采用上述技术方案，由于光耦合器经过光电隔离后会存在一些不稳定的电平信号，上拉电阻R12用于维持光耦合器的稳定电平，使流经光耦合器的电平能维持稳定，上拉电阻R12同时起限流作用，上拉电阻将接收电路中的工作电流转换为工作电压，阻值越大电路灵敏度越高。

可选的，所述计算模块连接有接口单元J1。

通过采用上述技术方案，利用接口单元能使计算模块的功能端连接在一起，方便接线使用。

可选的，所述数模转换模块包括第一控制单元，所述第一控制单元的输出端连接有第二滤波单元。

通过采用上述技术方案，当控制模块得到计算模块所发送的测量修正值时，需要利用第一控制单元将测量修正值的数字信号转化为模拟信号，使晶振模块的偏移量进行纠正，其中，第二滤波单元对第一控制单元的脉冲信号进行滤波处理，使流经第一控制单元的信号更加稳定。

可选的，所述晶振模块的输出端连接有用于减小反射波的下拉电阻R10。

通过采用上述技术方案，下拉电阻有效的抑制反射波干扰，使从晶振模块流出的信号能全部输出，减少反射波对信号的耗损。

可选的，所述晶振模块包括第二控制单元，所述第二控制单元连接有第三滤波单元。

通过采用上述技术方案，第三滤波单元对第二控制单元脉冲信号进行滤波处理，使流经第二控制单元的信号更加稳定。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.在驯服晶振模块时，通过GPS模块每秒内输出秒脉冲信号，滤波电路8将秒脉冲信号进行滤波处理后传输至控制模块，然后控制模块再接收晶振模块发送的秒脉冲信号，计算两种秒脉冲信号的时间偏差，计算模块根据时间偏差计算出频率偏差和测量修正值，数模转换模块用于将接收的频率偏差转换成直流调整电压施加在晶振模块上，控制模块根据测量修正值修改晶振模块输出的秒脉冲信号的测量初始值，以逐步调整系统的秒脉冲信号的精度；

2.在光耦合器连接供电电源时，为防止启动时的强电流对光耦合器造成损坏，限流电阻R11用于对光耦合器启动时的供电电压进行分压；

3.上拉电阻R12用于维持光耦合器的稳定电平，使流经光耦合器的电平能维持稳定，上拉电阻R12同时起限流作。

附图说明

图1是本申请实施例的一种压控晶振驯服系统的模块连接示意图；

图2是图1中控制模块的分解示意图；

图3是图2中控制模块的部分电路连接图一；

图4是图2中控制模块的部分电路连接图二；

图5是图1中计算模块的电路连接图；

图6是图2中控制模块的部分电路连接图三；

图7是图1中数模转换模块的电路连接图；

图8是图1中晶振模块的电路连接图。

附图标记说明：1、第一滤波单元；2、数模转换模块；3、第一控制单元；4、第二滤波单元；5、第二控制单元；6、晶振模块；7、第三滤波单元；8、滤波电路。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-8及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种压控晶振驯服系统。参照图1，压控晶振驯服系统包括晶振模块、控制模块、数模转换模块、GPS模块和计算模块；晶振模块的信号输出端连接控制模块的第一输入端，数模转换模块的信号输出端连接晶振模块的信号输入端，GPS模块的信号输出端连接有滤波电路8，滤波电路8的信号输出端与控制模块的第二输入端连接，计算模块的输入端与所述控制模块的第一输出端连接，计算模块的输出端与控制模块的第三输入端连接，数模转换模块的输入端与控制模块的第二输出端连接。

控制模块获取GPS模块提供的秒脉冲信号和本地的晶振模块提供的秒脉冲信号，经过控制模块得出时间偏差，并经计算模块内的锁相环回路处理后转换成频率偏差和测量修正值，然后通过数模转换模块转换成直流电压对本地的晶振模块进行校正精度。

参照图2，控制模块包括型号为EP4CE10E22C8的FPGA芯片U2，芯片U2包括模块U2B、模块U2D和模块U2E，模块U2B、模块U2D和模块U2E均分别为芯片U2 的部分引脚。

参照图3，滤波电路8包括光耦合器O3，光耦合器O3的型号为6N137，O3的第二引脚连接有限流电阻R11，限流电阻R11的另一端连接电源VCC2；O3的第七引脚和第八引脚均连接电源VCC，并且连接有第一滤波单元1，第一滤波单元1包括接地设置的滤波电容C8；O3的第六引脚连接有上拉电阻R12，O3的第五引脚接地设置；O3的第三引脚用于接收GPS模块中的秒脉冲信号GPS-PPS，秒脉冲信号GPS-PPS经过光耦合器O3光电隔离后形成GPS-PPS-G3.3并从第六引脚输出，U2B的第七十二引脚与O3的第六引脚连接用于接收秒脉冲信号GPS-PPS-G3.3。

参照图4和图5，计算模块包括ARM单元，ARM单元为型号为STM32F103VET6的芯片，ARM单元连接有接口单元J1，接口单元J1为SWD接口类型，接口单元J1的第一引脚连接电源VCC3.3以及第四引脚接地，接口单元J1的第二引脚连接ARM单元的第七十二引脚，接口单元J1的第三引脚连接ARM单元的第七十六引脚；ARM单元的第二十五引脚与U2E的第七十四引脚连接，ARM单元的第二十六引脚与U2E的第七十三引脚连接；ARM单元用于接收时间偏差并且将时间偏差转换成频率偏差和测量修正值。

参照图6和图7，数模转换模块2包括第一控制单元3，第一控制单元3的型号为DAC8411IDCKT的芯片，第一控制单元3的第五引脚和第六引脚均连接有第二滤波单元4，第二滤波单元4包括一端与第一控制单元3的第六引脚连接的电阻R31，电阻R31的另一端连接有电容C94，电容C94远离电阻R31的一端接地的同时与第一控制单元3的第五引脚连接；电阻R31与电容C94之间连接有电感L3，电感L3的远离电阻R31的一端分别连接有电容C95、电容C96和电阻R35，电容C95、电容C96和电阻R35均接地设置。

参照图8，晶振模块6可以为恒温晶振模块，包括第二控制单元5，第二控制单元5的第四引脚连接有下拉电阻R10，下拉电阻R10远离第二控制单元5的一端用于连接外部接口用于输出10M的时钟信号；第二控制单元5的第一引脚连接有第三滤波单元7，第三滤波单元7包括接地设置的电容C29。

本申请实施例一种压控晶振驯服系统的实施原理为：在需要修正系统的时钟精度时，通过GPS模块发送秒脉冲信号至滤波单元进行滤波，滤波单元将滤波后的秒脉冲信号发送至控制模块，然后控制模块再接收晶振模块发送的秒脉冲信号，计算两种秒脉冲信号的时间偏差，然后将时间偏差发送给计算模块进行计算，计算模块根据时间偏差计算出频率偏差和测量修正值，然后将频率偏差和测量修正值返回发送给控制模块；数模转换模块用于将接收的频率偏差转换成直流调整电压施加在晶振模块上，控制模块根据测量修正值修改晶振模块输出的秒脉冲信号的测量初始值，以逐步调整系统的秒脉冲信号的精度。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (8)

1.一种压控晶振驯服系统，其特征在于：包括晶振模块(6)、控制模块、计算模块、数模转换模块(2)和GPS模块；

所述晶振模块(6)的信号输出端连接所述控制模块的第一输入端，所述GPS模块的信号输出端连接所述控制模块的第二输入端，所述GPS模块与所述控制模块之间连接有滤波电路(8)；

所述计算模块的输入端与所述控制模块的第一输出端连接，所述计算模块的输出端与所述控制模块的第三输入端连接；

所述数模转换模块(2)的输入端与所述控制模块的第二输出端连接；所述数模转换模块(2)的输出端与所述晶振模块(6)的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种压控晶振驯服系统，其特征在于：所述滤波电路(8)包括光耦合器，所述光耦合器的第一输入端与所述GPS模块的信号输出端连接，所述光耦合器的输出端与控制模块连接；所述光耦合器的第二输入端的供电电压端连接有第一滤波单元。

3.根据权利要求2所述的一种压控晶振驯服系统，其特征在于：所述滤波电路(8)包括限流电阻R11，所述限流电阻R11的一端连接有第一电源，另一端与所述光耦合器的第三输入端的供电电压端连接。

4.根据权利要求2所述的一种压控晶振驯服系统，其特征在于：所述滤波电路(8)包括上拉电阻R12，所述上拉电阻R12的一端与所述光耦合器的输出端连接，另一端与所述控制模块的第二输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种压控晶振驯服系统，其特征在于：所述计算模块连接有接口单元J1。

6.根据权利要求1所述的一种压控晶振驯服系统，其特征在于：所述数模转换模块(2)包括第一控制单元(3)，所述第一控制单元(3)的输出端连接有第二滤波单元(4)。

7.根据权利要求1所述的一种压控晶振驯服系统，其特征在于：所述晶振模块(6)的输出端连接有下拉电阻R10。

8.根据权利要求1所述的一种压控晶振驯服系统，其特征在于：所述晶振模块(6)包括第二控制单元(5)，所述第二控制单元(5)连接有第三滤波单元(7)。

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