CN220307202U - 一种时间脉冲信号无缝切换装置 - Google Patents

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高超
章巍
李华
王崔州
刘畅
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Chengdu Tongxiang Technology Co ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种时间脉冲信号无缝切换装置，包括多通道时差测量单元、信号处理单元、受控振荡器、时码产生单元、移相单元；所述多通道时差测量单元接收外部的多路输入时码信号与移相单元生成的参考信号T0，并将接收到的信号处理后传入信号处理单元，所述信号处理单元与外界进行数据交互，并将接收到信号经过处理后分别传入受控振荡器、时码产生单元以及移相单元；所述受控振荡器将信号处理后传入时码产生单元，再经由时码产生单元传入移相单元；所述移相单元生成的参考信号T0分别输出至外界与多通道时差测量单元。本实用新型有效地降低了由于时钟源故障，丢失，信号切换等情况下输出信号的相位跳变问题。

Description

一种时间脉冲信号无缝切换装置
技术领域
本实用新型涉及脉冲信号切换领域，具体为一种时间脉冲信号无缝切换装置。
背景技术
在原子钟组守时，通信核心节点守时的一些重要应用中，主时钟源往往由多台原子钟构成，为了防止单台原子钟失效或系统检修的要求，往往需要最终输出的时码信号在不同原子钟源之间切换。但是高精度应用对时间信号的连续性要求极高，因此需要尽可能降低由于时钟源故障，丢失，信号切换等情况下输出信号的相位跳变。
实用新型内容
为了解决上述由于时钟源故障，丢失，信号切换等情况下输出信号的相位跳变问题，本实用新型提供一种时间脉冲信号无缝切换装置，包括多通道时差测量单元、信号处理单元、受控振荡器、时码产生单元、移相单元；所述多通道时差测量单元接收外部的多路输入时码信号与移相单元生成的参考信号T0，并将接收到的信号处理后传入信号处理单元，所述信号处理单元与外界进行数据交互，并将接收到信号经过处理后分别传入受控振荡器、时码产生单元以及移相单元；所述受控振荡器将信号处理后传入时码产生单元，再经由时码产生单元传入移相单元；所述移相单元生成的参考信号T0分别输出至外界与多通道时差测量单元。
进一步地，所述多通道时差测量单元包括时间间隔计数器，多通道时差测量单元通过时间间隔计数器测量参考信号T0与外部的多路输入时码信号之间的时间差△Ti。
进一步地，所述时码产生单元包括分路电路、MCU、分频电路；所述参考时钟信号通过分路电路分别传入分频电路和MCU；所述MCU接收由分路电路传入的参考时钟信号、经由信号处理单元处理后的时码信息指令信号以及经由分频电路处理后的信号，并生成时码信息传出；所述分频电路接收由分路电路处理后的参考时钟信号进行处理后一部分传入MCU，另一部分生成PPS信号传至移相单元。
进一步地，所述多通道时差测量单元内存在一路计数时钟信号。
进一步地，所述受控振荡器为压控晶振。
本实用新型提供一种时间脉冲信号无缝切换装置，具体以下有益效果：
（1）本实用新型对输入信号进行性能评估，并且没有利用传统开关结构实现信号的切换，可以大幅降低输出信号的相位和功率波动，提高系统的可靠性。
（2）本实用新型克服了现有无缝切换装置需要对不同输入信号通过移相器一直保持在特性门限内的预对齐，避免了即使高速开关也会存在的信号中断，克服了现有技术有一定概率“丢秒”以及功率，相位跳变的缺点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型所提供的一种时间脉冲信号无缝切换装置的结构示意图；
图中，1.多通道时差测量单元、2.信号处理单元、3.受控振荡器、4.时码产生单元、5.移相单元。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
以下结合附图对本实用新型的实施方法进行详细说明，所描述的仅为部分实施例，并非全部实施例，为了清楚的目的，在附图及说明中省略了与本实用新型无关的表示及描述。
为了对本实用新型的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本实用新型的技术方案精选以下详细说明。显然，所描述的实施案例是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例，不能理解为对本实用新型可实施范围的限定。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型提供一种时间脉冲信号无缝切换装置，包括多通道时差测量单元1、信号处理单元2、受控振荡器3、时码产生单元4、移相单元5；所述多通道时差测量单元1接收外部的多路输入时码信号与移相单元5生成的参考信号T0，并将接收到的信号处理后传入信号处理单元2，所述信号处理单元2与外界进行数据交互，并将接收到信号经过处理后分别传入受控振荡器3、时码产生单元4以及移相单元5；所述受控振荡器3将信号处理后传入时码产生单元4，再经由时码产生单元4传入移相单元5；所述移相单元5生成的参考信号T0分别输出至外界与多通道时差测量单元1。受控振荡器3为压控晶振；多通道时差测量单元1内存在一路计数时钟信号。
其中，时码产生单元4包括分路电路、MCU、分频电路；所述参考时钟信号通过分路电路分别传入分频电路和MCU；所述MCU接收由分路电路传入的参考时钟信号、经由信号处理单元2处理后的时码信息指令信号以及经由分频电路处理后的信号，并生成时码信息传出；所述分频电路接收由分路电路处理后的参考时钟信号进行处理后一部分传入MCU，另一部分生成PPS信号传至移相单元5。
多通道时差测量单元1包括时间间隔计数器，多通道时差测量单元1通过时间间隔计数器测量参考信号T0与外部的多路输入时码信号之间的时间差△Ti。
多通道时差测量单元1的基本流程如下：该单元内有一路信号为计数时钟，当待测信号通道1，通道2……通道N进入时差测量部件后，该输入信号成为触发计数器开始进行脉冲计数的开门信号，当参考信号到达时，成为脉冲计数的关门信号，通过计时时钟的数量就可以测量出输入通道相对参考通道的时间差T1~TN。
从多通道时间间隔计数器获取时差信息后，按照不同输入通道与参考通道的时间偏差进行数据处理。此处仅以最简单的处理方式举例，实际上信号处理过程是基于各通道与参考通道比对的连续时差信号进行数据平滑，滤波等处理。将当然计划跟踪通道的时差计为Ti,需要测量出当前测量值与上次测量值的时间偏差ΔTi，然后根据该数值的大小与先前设定的最大允许偏差值C进行比较。如果该数值小与系统预设的最大时间偏差C，则移相器的移相指令为0，仅通过时间频差换算为受控振荡器的频率偏差，然后通过振荡器的压控系数，进行控制电压的换算。由于本系统是一个闭环控制系统，因此对受控振荡器压控系数的要求并不严格，一个反馈周期内产生的误差和可以在后续的返回环路中继续补偿。如果跟踪通道的时间偏差ΔTi超过了系统预设的最大时间偏差C，则先通过移相器产生相位控制指令，将该时间偏差予以补偿，然后再通过受控振荡器进行频率跟踪，防止时间偏差迅速扩大导致系统跟踪失效。
受控振荡器3一般可以是压控晶振或其它压控振荡器，工作频率，频率稳定度，压控灵敏度等参数需要根据输入信号的性能和输出信号的性能综合选择。
参考时钟进入时码产生单元4后，一路用于分频产生低频的脉冲信号，另一路进入MCU（FPGA，DSP均可）产生本地时间信息，然后该MCU可以根据上级MCU的指令对产生的时间信息进行数值设置，产生的时间码和PPS信号分别对外输出和进入下级移相单元5。
移相单元5可以通过时间延迟芯片实现，例如ADI公司的DS1023等，通过接收来自信号处理单元的移相指令对时间脉冲信号进行延时。
本实用新型可以对输入信号进行性能评估，并且没有利用传统开关结构实现信号的切换，可以大幅降低输出信号的相位和功率波动，提高系统的可靠性。本实用新型通过信号再生和跟随的方式克服了现有无缝切换装置需要对不同输入信号通过移相器一直保持在特性门限内的预对齐，然后再利用高速开关硬切换的方式，避免了即使高速开关也会存在的信号中断，克服了现有方法有一定概率“丢秒”以及功率，相位跳变的缺点。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种时间脉冲信号无缝切换装置，其特征在于，包括多通道时差测量单元（1）、信号处理单元（2）、受控振荡器（3）、时码产生单元（4）、移相单元（5）；所述多通道时差测量单元（1）接收外部的多路输入时码信号与移相单元（5）生成的参考信号T0，并将接收到的信号处理后传入信号处理单元（2），所述信号处理单元（2）与外界进行数据交互，并将接收到信号经过处理后生成时码信息指令信号分别传入受控振荡器（3）、时码产生单元（4）以及移相单元（5）；所述受控振荡器（3）将信号处理后生成参考时钟信号传入时码产生单元（4），再经由时码产生单元（4）传入移相单元（5）；所述移相单元（5）生成的参考信号T0分别输出至外界与多通道时差测量单元（1）。
2.根据权利要求1所述的一种时间脉冲信号无缝切换装置，其特征在于，所述多通道时差测量单元（1）包括时间间隔计数器，多通道时差测量单元（1）通过时间间隔计数器测量参考信号T0与外部的多路输入时码信号之间的时间差△Ti。
3.根据权利要求1所述的一种时间脉冲信号无缝切换装置，其特征在于，所述时码产生单元（4）包括分路电路、MCU、分频电路；所述参考时钟信号通过分路电路分别传入分频电路和MCU；所述MCU接收由分路电路传入的参考时钟信号、经由信号处理单元（2）处理后的时码信息指令信号以及经由分频电路处理后的信号，并生成时码信息传出；所述分频电路接收由分路电路处理后的参考时钟信号进行处理后一部分传入MCU，另一部分生成PPS信号传至移相单元（5）。
4.根据权利要求1所述的一种时间脉冲信号无缝切换装置，其特征在于，所述多通道时差测量单元（1）内存在一路计数时钟信号。
5.根据权利要求1所述的一种时间脉冲信号无缝切换装置，其特征在于，所述受控振荡器（3）为压控晶振。
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