SE518565C2 - Frekvensnormal-generator - Google Patents

Description

25 30 51 s ses " 2 sedan detekterar stationema på den lägre nivån referensklockskomponenterna ur data för att synkronisera en klocka på lägre nivå med referensklockan i data.

I ett TV-sändningsnätverk formas bärvågs-signaler baserat på en mycket stabil oscillator som ñnns i varje sändningsstation. Vanligtvis använder en sådan mycket stabil oscillator en mycket stabil kvartskristalloscillator inrymd i en ugn. Emellertid måste nyckelstatio- nerna, när det gäller färgunderbärvågssignaler, bibehålla en tillräckligt exakt frekvens- referens, eftersom nätstationema är beroende av nyckelstationerna. Därför installerar nyckelstationema rubidiumatomnormaler som kalibreras till radiofrekvenssignaler som åstadkommits av en standardorganisation i varje land eller ur en Loran C navigations- radiovåg, för att bibehålla den höga exaktheten.

En bärvågssignal från en lokal TV-sändningsstation använder en offsetbärvågsmetod i vilken frekvensema på bärvågssignalerna i en given kanal ställs in för att vara lite olika varandra, för att förebygga interferens inom kanalen liksom för att förbättra en effektiv användning av frekvensresurserna. För tillfället behöver frekvensoffseten i den lokala stationen inte vara så precis som det krävs i nyckelstationen, därför frekvenskalibreras inte referensklockan för formning av offsetbäwågen så ofta. Eftersom frekvensalloke- ringen per kanal blir smalare och smalare kan emellertid inom en nära framtid de lokala TV-stationerna komma att använda en synkron sändningsmetod, vilken kräver en mycket exakt referensklocka.

I den synkrona sändningsmetoden synkroniseras de bärvågssignalfrekvenser från stationema vilka kan orsaka interferensproblem precist med varandra, vilket förebygger interferensproblemen i samma kanal. Enligt denna metod, liksom den för färgunderbär- våg, måste bärvågssignalerna synkroniseras precist mellan stationerna. Möjligheten med den synkrona sändningsmetoden diskuteras också för radiosändningssystem i vilka frekvensallokeringen till och med är ännu tätare än den vid TV-sändningssystem, fastän inte någon överenskommelse om åtgärder för en exakt frekvensgenerering har träffats ännu.

För internationella kommunikationssystem rekommenderas av Tekniska Sessionen vid Intemationella Teleunionen (ITU/TS) att referensfrekvensen i varje land håller en . , | n uu 10 15 20 25 30 518 565 3 korttidsnoggrannhet på 10* och en långtidsnoggrannhet på 1041 med hänsyn till Greenwichtid (UTC), vilken tillhandahålls av Internationella Byrån för Mått och Vikt (BIPM). För att uppfylla denna rekommendation installerar varje land en cesiumatom- frekvensnormal såsom en frekvenskälla med hög stabilitet, och använder som ett medel för UTC-överföring standardradiovågorna som tillhandahålls av olika länder eller Loran C navigationsvågor. Dessa radiovågor är alltid exakt synkroniserade med UTC och om det finns en frekvensoffset däremellan annonseras en sådan frekvensoffset allmänt.

I ett nätverk för natur- och miljöobservation är det nödvändigt att observera miljöinfor- mationen över hela jorden, vilket kräver en precis synkronisering av oscillatorfrekven- sema i observationsstationerna på många platser. För att uppfylla detta krav övervakas hela tiden en frekvensavvikelse med hänsyn till UTC genom användning av en till- gänglig normal såsom en radiovågsnormal.

Förenta Statemas Försvarsdepartement har nyligen lanserat ett positioneringssystem med hög upplösning kallat ett globalt positioneringssystem (GPS), innefattande konstgjorda satelliter. Varje GPS-satellit installerar en cesiumatomoscillator vars frekvens övervakas och kalibreras av Försvarsdepartementet. GPS-satelliten sänder information angående sin position och en exakt klocksignal, t.ex. en GPS-tidsignal. En fas per sekund i GPS-tidsignalen synkroniseras på en mikrosekund (104) när, med hänsyn till UTC.

Vidare är det lätt att omvandla GPS-tid till UTC eftersom varje fasoffset för en tidsrymd vilken är mer än en sekund är känd.

Sedan 1993 har Förenta Statemas Försvarsdepartement och Förenta Staternas Transport- departement öppnat C/A (Coarse/Acquisition) koderna från GPS-satelliterna för privat bruk. Vidare planerar Förenta Statemas regering att ytterligare förbättra upplösningen i position hos detta system. För närvarande cirklar tjugosex (26) GPS-satelliter runt jorden och således är minst tre eller fyra satelliter alltid åtkomliga överallt ifrån på jorden.

För närvarande finns en frekvensnormal-generator i vilken GPS-tidsignalen används som en primärnormal. Emellertid synkroniseras en rubidiumatomnormal med GPS-tidsigna- n v c v co 10 15 20 25 30 o o I « no o 518 565 4 len i en sådan frekvensnormal-generator. Således används i denna anordning rubidium- atomnormalen som en sekundäroscillator, liksom i nyckelstationema i TV-nätverket som beskrivits ovan.

De föregående konventionella frekvensnormal-systemen innebär nackdelar som beskrives nedan. Även om systemet som använder atomfrekvensnormalen är en mycket exakt frekvensnormal, har det nackdelen att det medför höga kostnader. Inte bara systemet självt är dyrt, men att underhålla systemet kräver också höga kostnader eftersom regel- bunden ersättning av lampor och rör är nödvändig i systemet.

I det trådbundna kommunikationsnätverket måste speciella ledningar för sändning av frekvensreferenser konstrueras utöver dataledningarna. I de fall där bara dataledningarna finns måste en kâllstation för en referensfrekvens transformera vågformen på referensen i data, och en mottagarände måste extrahera referensfrekvensen från data, vilket sänker exaktheten på referensfrekvensen. Vidare är, eftersom de trådbundna kommunikations- nätverken innefattar många lager av kommunikationsledningar och de totala kommunika- tionsledningarna således är mycket långa, synkroniseringen av klocksignalerna föremål för fasgitter och drift orsakade av miljön som omger sådana kommunikationsledningar.

TV-sändningsnätverken och de internationella kommunikationsnätverken kräver ett övervakningssystem för att övervaka frekvensavvikelser mellan standardradiovågoma och UTC. Dessa nätverk behöver vidare ständigt kalibreringsarbete för att bibehålla nivån av exakthet på frekvensnormalen. De synkroniserade sändningssystemen behöver också sådana övervakningssystem och regelbundet kalibreringsarbete i de lokala stationema med användning av standardradiovågor eller andra frekvensnormaler.

Miljöobservationssystemen kräver också ständigt kalibreringsarbete och liknande.

Såsom det varit tidigare innebär de konventionella systemen olika problem innefattande försämring av synkronisering i kommunikationsledningarnas lager, behoven av övervak- ningssystem för frekvensavvikelserna med hänsyn till UTC, behoven av ständiga kalibreringar med hänsyn till UTC och behoven av de dyra atomfrekvensnormalerna vilka vidare kräver regelbundet underhållsarbete. Därför finns det ett behov att åstad- e a » | u I v! 10 15 20 25 30 518 565 5 komma en ny frekvensnormal-generator vilken kan lösa de problem som finns med de konventionella frekvensnormal-systemen.

Sammanfattning av uppfinningen Därför är det ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en frekvensnormal- generator vilken kan generera en mycket exakt referensfrekvens oavsett tid och plats till låg kostnad.

Det är vidare ett syfte med uppfinningen att åstadkomma en frekvensnormal-generator vilken kan synkroniseras med en tidsignal från en GPS (globalt positioneringssystem).

Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma en frekvensnormal-generator vilken kan generera en mycket exakt referensfrekvens som inte påverkas av en plötslig föränd- ring i GPS-tidsignalen.

Det är vidare ett syfte med uppfinningen att åstadkomma en frekvensnormal-generator vilken kan styra en intern kvartskristalloscillator som skall synkroniseras med GPS- tiden.

Det är vidare ett syfte med uppfinningen att åstadkomma en frekvensnormal-generator vilken kan erhålla medelvärdesfasdata som visar en långtidsfasdifferens mellan GPS- tiden och referensklockans tid hos den interna kristalloscillatorn för att återkopplat styra den intema kristalloscillatorn.

Det är vidare ett syfte med uppfinningen att åstadkomma en frekvensnormal-generator vilken dynamiskt kan ändra en faslåst slingas parametrar för att bestämma svarskarakte- ristiken hos den faslåsta slingan beroende på graden av fasdifferens och ett krav på låstid.

Det är ett vidare syfte med uppfinningen att åstadkomma en frekvensnormal-generator som kan minimera underhållsbehoven. . . e u ac n v n o u u: 10 15 20 25 30 518 565 6 Det är vidare ett syfte med uppfinningen att åstadkomma en frekvensnormal-generator vilken exakt kan synkronisera kvartskristalloscillatorn med GPS-tiden inom en kort tids- period genom att dynamiskt ändra matematiska parametrar i den återkopplade slingan.

Uppfinningens frekvensnormal-generator har en spänningsstyrd kvartskristalloscillator vilken år faslåst till en tidsignal från en GPS satellit (globalt positioneringssystem).

Normalgeneratorn tar emot radiovågorna från GPS-satelliten för att återskapa en mycket exakt tidsignal ur radiovâgorna. Tidsignalen i radiovågen genereras av en atomfrek- vensnormal med ultrahög exakthet installerad i GPS-satelliten, vilken också kan vara förbunden med en UTC. Uppfinningens frekvensnormal-generator synkroniserar kvartskristalloscillatom med tidsignalen på grundval av medelvärdesfasdata som visar en långtidsfasdifferens mellan GPS-tidsignalen och referensklocktiden från kvartskristallo- scillatorn genom en faslåst slinga (negativt återkopplad slinga).

Förutom GPS-satelliten kan uppfinningens frekvensnormal också använda andra positioneringssystem såsom GLONASS (globalt navigationssatellitsystem) lanserat av f.d. Sovjetunionen. Uppfinningen kan också använda en framtida satellit, bara denna genererar en exakt tidinformation. Vidare kan uppfinningens frekvensnormal-generator använda sekundära frekvensreferenser som finns i kommunikationssystemen, vilka är producerade baserat på satellittidinformation.

Uppñnningens frekvensnormal-generator innefattar en spänningsstyrd kristalloscillator för generering av en mycket stabil utgångssignal som skall användas som frekvensnor- malsignal, en satellitvågmottagare vilken tar emot en radiovåg från en satellit vilken innefattar en mycket exakt satellittidsignal och återskapar satellittidsignalen för att användas som en referens till den spånningsstyrda kristalloscillatorn, en frekvensdelare vilken delar utgångssignalen från den spänningsstyrda kristalloscillatom med en faktor anordnad att generera en kristalltidsignal vilken är identisk i frekvens med satellittid- signalen, en tidsintervallmätkrets vilken mäter ett tidsintervall som utgör en fasdifferens mellan satellittidsignalen och kristalltidsignalen och genererar en digital signal som indikerar fasdifferensen, en frekvensstyrningsprocessor vilken aritmetiskt bestämmer styrdata baserat på den digitala signalen från tidsintervallmätkretsen så att fasdifferensen håller ett konstant värde genom en faslåst slinga och en D/A-omvandlare vilken - | o u s oo 10 15 20 25 30 518 565 7 omvandlar styrdata från frekvensstyrningsprocessorn till en analog spänning vilken används för att styra utgångsfrekvensen från den spänningsstyrda kristalloscillatorn.

Enligt uppfinningen kan frekvensnormal-generatorn generera en mycket exakt referens- frekvens oavsett tid och plats eftersom det inte är nödvändigt att spåra dess frekvensex- akthet till en atomfrekvensnormal. Frekvensnormal-generatorn använder satellittid- signaler från GPS-satelliten (globalt positioneringssystem) vilken finns tillgänglig överallt på jorden.

Frekvensnormal-generatorn förändrar dynamiskt parametrarna i en faslåst slinga för att bestämma en svarskarakteristik hos den faslåsta slingan beroende på graden av fasdiffe- rens och ett krav på låstid. Uppñnningens frekvensnormal-generator kan erhålla medel- värdesfasdata som visar en långtidsfasdifferens mellan GPS-tid och den interna kristall- oscillatorn för att återkopplat styra den interna kristalloscillatorn, d.v.s. tidskonstanten för den faslåsta slingan är mycket stor.

Eftersom tidskonstanten hos den faslåsta slingan är extremt stor, d.v.s. slingbandbred- den är extremt liten när normalen är helt faslåst, behåller utgångsfrekvensen hos uppfin- ningens frekvensnormal-generator sin exakthet även när satellittidsignalen inte ges för en bestämd tidsperiod på grund av oväntade problem. Dessutom, även om det finns ett fasgitter i satellittidsignalen på grund av radiovágsöverföringsproblem, påverkas referensfrekvensen hos normalgeneratorn inte av gittret eftersom slingbandbredden är extremt smal.

Vidare använder uppfinningens frekvensnormal-generator en spänningsstyrd kvartskris- talloscillator vilken styrs att synkroniseras med GPS-tid. Således är uppfinningens frekvensnormal-generator billig och underhållsfri till skillnad från den frekvensnormal som använder en atomnormaloscillator.

Vidare kan frekvensnormal-generatorn exakt synkronisera kvartskristalloscillatorn med GPS-tid inom en kort tidsperiod genom att dynamiskt ändra faslåsningsparametrar i återkopplingsslingan genom en matematisk process. Den höga frekvensstabiliteten hos 10 15 20 25 30 518 565 8 frekvensnormal-generatom understöds också av förmågan till dynamisk kompensering av temperaturförändringarna som omger kristalloscillatorn.

K fi r eskrivnin Fig. 1 är ett blockdiagram som visar en konfiguration hos en första utföringsform av en frekvensnormal-generator enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 2 är ett blockdiagram som visar ett exempel på kretskonfiguration på tidsintervall- mätkretsen 12 i utföringsformen i fig. 1.

Fig. 3 är ett tidsdiagram som visar en funktion hos tidsintervallmätkretsen i flg. 2.

Fig. 4 är ett blockdiagram som visar en konfiguration hos en andra utföringsform av frekvensnormal-generatorn enligt uppfinningen.

Fig. 5 är ett blockdiagram som visar en kretskonfiguration hos en frekvensomvandlare i den andra utföringsformen i fig. 4.

Fig. 6 är ett blockdiagram som visar en konfiguration hos en tredje utföringsform av frekvensnormal-generatorn enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av den föredragna utföringsformen Fig. 1 visar en första utföringsform av frekvensnormal-generatorn i enlighet med före- liggande uppfinning. Frekvensnormal-generatorn i fig. 1 innefattar en spänningsstyrd kristalloscillator (VCXO) 10, en temperatursensor 29 fast vid kristalloscillatom 10, en satellitvågmottagare 11, en tidsintervallmåtkrets 12, en frekvensstyrningsprocessor 13, en D/A (digital till analog) omvandlare, en frekvensdelare 15 och en frekvensom- vandlare 16. Frekvensstyrningsprocessorn 13 innefattar en dator (CPU) 30, buffert- minnen 21 och 26, en uppskattningsberäknarkrets 22, parameterberäknare 23 och 24, adderare 25 och 28 och en temperaturkompenseringdel 27. Utgången från kristalloscilla- tom 10 används som en frekvensnormal-signal. o o u n av 10 15 20 25 30 a Q - . vc 518 565 9 Enkelt uttryckt utgör frekvensnormal-generatorn i ñg. 1 en faslåst slinga vari utgångs- fasen på den spänningsstyrda kristalloscillatorn 10 är faslåst till GPS-tidsignalen från GPS-satelliten. Utgångsfrekvensen från kristalloscillatorn 10 är återkopplad för att jämföras med GPS-tidsignalen, och den resulterande jämförelsesignalen bildar en styr- signal för att perfekt låsa fasen hos kristalloscillatorutgången till satellittidsignalen.

Enligt uppfinningen ändras faslâsningsslingans parametrar dynamiskt beroende på frekvensens insvängningsförhållanden.

Den spänningsstyrda kristalloscillatom 10 i ñg. 1 innefattar en kvartskristalloscillator vilken har en åldringstakt på 5 x l0"°/dag och ett variabelt frekvensomfång (Af/f) på 2 x 10”. Kvartskristalloscillatom är anordnad i en ugn med konstant temperatur.

Temperaturen på ugnen övervakas av temperatursensorn 29 för att âterkopplat styra kristalloscillatom 10 för att släcka ut frekvensändringen som orsakas av temperatur- ändringen.

Satellitvågmottagaren 11 tar emot radiovågen från en GPS-satellit (global positionerings- system) och återskapar en tidsignal ur radiovågen. Tidsignalen från GPS-satelliten är typiskt en 1 pps-signal (en puls per sekund) vilken är modulerad med en bärsignal ur radiovågen. När en tidsignal med mindre än l pps, d.v.s. 0,5 pps eller 0,1 pps åstad- koms i framtiden kan satellitvågmottagaren ll enligt uppfinningen modifieras därefter.

För närvarande kan en UTC-tid erhållas genom demodulering av de tre eller flera tid- signalerna från GPS-satelliterna, eftersom minst tre eller fyra GPS-satelliter är åtkom- liga överallt på jorden. Satellitvågmottagaren ll enligt uppfinningen kan ersättas med en satellitsignalmottagare som används i ett bilnavigationssystem.

Mätkretsen 12 för tidsintervall mäter tidsintervallet på l pps-satellittidsignalen från satellitvågmottagaren 11 och en 1 pps kristalltidsignal från den spänningsstyrda kristallo- scillatom 10 för att jämföra fasdifferensen mellan de båda. Tidsintervallmätkretsen 12 fungerar nämligen som en faskomparator för den faslåsta slingan. Tidsintervallmät- kretsen 12 mäter tidsintervallet (fasdifferens) med högre upplösning än den minsta tids- perioden på en använd klocksignal genom användning av en interpolationsteknik. Fler detaljer för mätkretsen 12 för tidsintervall kommer att ges senare med hänvisning till fig. 2. 10 15 20 25 30 518 565 10 Frekvensstymingsprocessom 13 tar emot fasjämförelsedata från tidsintervallmätkretsen 12 och producerar olika faslåsningsparametrar vilka bestämmer en svarskarakteristik för den faslåsta slingan. Som väl känt bestäms en slingsvarskurva i en faslåst slinga av en slingförstärkning och en slingbandbredd. Sådana slingparametrar uttrycks enligt uppñnningen som en proportionell konstant och en integrationskonstant.

Frekvensstyrningsprocessorn 13 bestämmer dynamiskt integrationskonstanten genom parameterberäknaren 23 och den proportionella konstanten genom parameterberäknaren 24, baserat på en avvikelse i fasdifferens mellan satellittidsignalen och kristalltid- signalen. Fler detaljer för frekvensstyrningsprocessorn 13 kommer att ges senare.

D/A-omvandlaren tar emot en fasstyrningssignal från frekvensstyrningsprocessorn 13 och omvandlar fasstymingssignalen till en analog spänning, vilken matas till den spän- ningsstyrda kristalloscillatorn 10. Utgången på kristalloscillatorn 10 är återkopplad till tidsintervallmätkretsen 12 genom delaren 15. Delningsgraden på delaren 15 bestäms för att åstadkomma en 1 pps pulstakt från utgången på kristalloscillatorn 10 för att matas till tidsintervallmätkretsen 12.

I detta exempel används utgången på kristalloscillatom 10 också som en klocksignal för tidsintervallmätkretsen 12 genom frekvcnsomvandlaren 16 vilken typiskt är en frek- vensmultiplikator, för att bilda en klocksignal vars frekvens är tillräckligt hög för att åstadkomma nödvändig upplösning med hänsyn till tidsintervallet som skall mätas.

Fig. 2 visar ett blockdiagram för tidsintervallmätkretsen 12, vilken mäter tidsintervallet mellan en 1 pps satellittidsignal som detekteras av satellitvågmottagaren 11 och 1 pps kristalltidsignalen från den spänningsstyrda kristalloscillatorn 10. Som beskrivits ovan fungerar tidsintervallmätkretsen 12 som en faskomparator för den faslåsta slingan genom att jämföra fasdifferensen mellan satellittidsignalen och kristalltidsignalen från kristallo- scillatom 10.

Mätkretsen 12 för tidsintervall innefattar differentiella kretsar 34 och 35, en D-vippa 36, en inverterare 39, fraktionstidmätkretsar 40 och 41, en OCH-grind 37, en räknare 38, en fördröjningskrets 42 och en beräkningskrets 43. En ingång 31 matas med en 10 15 20 25 30 518 565 ll 1 pps satellittidsignal A från satellitvågmottagaren ll och en ingång 32 matas med en l pps kristalltidsignal B från kristalloscillatorn 10. En klockterminal 33 matas med en klocksignal CLK vilken i detta exempel är en multiplicerad frekvenssignal från utgången på kristalloscillatom 10 genom frekvensomvandlaren 16 i fig. 1.

Stigande flanker på satellittidsignalen A och kristalltidsignalen B känns av med de differentiella kretsama 34 respektive 35. Flanksignalerna från de differentiella kretsarna 34 och 35 matas till D-vippan 36. I detta exempel kopplas flanksignalen från den differentiella kretsen 34 till en klockterminal CK på D-vippan 36 för att ändra dess utgång Q till en hög nivå. Flanksignalen från den differentiella kretsen 35 kopplas till resetterminalen på D-vippan 36 för att ändra dess utgång Q till en låg nivå.

En resulterande pulsbredd Tx på utgången Q är en fasdifferens, d.v.s. ett tidsintervall mellan satellittidsignalen och kristalltidsignalen från den spänningsstyrda lcristalloscil- latom. Denna uppfinning avser att styra oscillationsfrekvensen på den spänningsstyrda kristalloscillatom 10 så att medelvärdet på detta tidsintervall Tx alltid är konstant med hög stabilitet.

Fraktionstidmätarkretsama 40 och 41 och räknaren 38 matas med samma tidsintervall Tx för att mäta pulsbredden med hög upplösning med användning av klocksignalen CLK från terminalen 33. I detta exempel bildas klocksignalen CLK av frekvensomvandlaren 16 i fig. 1, vilken multiplicerar utgängsfrekvensen från den spänningsstyrda kristall- oscillatorn 10. Emellertid kan vilken klocksignal som helst användas för denna upp- finning om den klocksignalen har tillräckligt hög frekvens med tillräckligt hög nog- grannhet och stabilitet för att erhålla tillräcklig mätupplösning. En klocksignal från en separat kvartskristalloscillator eller en mycket exakt datorklocksignal kan till exempel också användas enligt uppfinningen.

Räknaren 38 räknar antalet klockpulser inom tídsintervallet Tx. Eftersom klocksignalen CLK inte är synkron med satellittidsignalen A eller kristalltidsignalen B finns tidsdiffe- renser (fraktionstider) mellan klocksignalen och den stigande flanken eller den fallande flanken på tídsintervallet Tx. Sådana fraktionstider mäts med fraktionstidmätkretsarna 40 och 41, vilka innefattar en interpolationsteknik. Ett typiskt exempel enligt känd 10 15 20 25 30 ø o u ø nu 518 565 12 teknik på interpolationstekniken innefattar en dubbelflankintegrator eller en dubbel- integrator vilken proportionellt expanderar en fraktionstid till en viss grad vilken är tillräckligt lång för att förbättra upplösningen på tidsintervallmätningen.

Baserat på mätresultaten från fraktionstidmåtkretsarna 40 och 41 och räknaren 38 beräknas tidsintervallet Tx, vilket indikerar tidsdifferensen mellan satellittidsignalen A och kristalltidsignalen B, som Tx = N x to + t, - t,, där N är antalet klocksignaler som räknats av räknaren 38, to är periodtiden på klocksignalen CLK, t, är en tidigare flankfraktionstid och t, är en senare flankfraktionstid. Denna beräkning utförs av beräkningskretsen 43 vars utgång är kopplad till frekvensstyrningsprocessom 13.

Fig. 3 är ett tidsdiagram som visar funktionen på tidsintervallmätanordningen i ñg. 2.

Fig. 3(a) visar tiden för stigande flank på satellittidsignalen A från ingången 31 och ñg. 3(b) visar tiden för stigande flank på kristalltidsignalen B från ingången 32. Fig. 3(c) visar en klocksignal CLK med periodtid to. Om ingen interpolationsteknik används begränsas den möjliga maxupplösningen för tidsintervallmätningen till periodtiden to.

Fig. 3(d) visar en tidigare flankfraktionstid t,, vilken mäts av fraktionstidmätkretsen 40.

Fig. 3(e) visar en senare flankfraktionstid t,, vilken mäts av fraktionstidmätkretsen 41.

Den faktiska tidigare flankfraktionstiden är tidsdifferensen Al i ñg. 3(c) mellan flanken i fig. 3(a) och klocksignalen som kommer omedelbart därefter. På liknande sätt är den faktiska senare flankfraktionstiden tidsdifferensen A2 i fig. 3(c) mellan flanken i tig. 3(b) och klocksignalen som kommer omedelbart därefter. Eftersom en sådan fraktionstid kan vara för kort för integratorer, till exempel fraktionstidmätkretsarna 40 och 41, att utföra en interpolationsoperation på, adderas varje fraktionstid t, och t, emellertid i detta exempel med klockperiodtiden to. Fraktionstiderna är nämligen t, = Al + to och t, = A2 + to.

Fig. 3(t) visar ett tidsintervall Tx som skall mätas med tidsintervallmätkretsen 12.

Räknaren 38 räknar antalet klockpulser visat i fig. 3(g) som kommer inom tidsinter- vallet Tx. Som beskrivet ovan är tidsintervallet Tx = N x to + t, - t,, där to är periodti- den på klocksignalen. Eftersom upplösningen på räknaren 38 emellertid är begränsad till o a v o no 10 15 20 25 30 518 565 13 periodtiden to på klocksignalen CLK, erhålls fraktionstiderna t, och tz som skall mätas av fraktionstidmätkretsarna 40 och 41 som beskrivet ovan.

Beräkningskretsen 43 beräknar tidsintervallet Tx med hög upplösning baserat på uppmätta data från räknaren 38 och fraktionstidmätkretsarna 40 och 41. Data från räknaren 38 indikerar antalet klockpulser, medan data från fraktionstidmätkretsama 40 och 41 innefattar information som är mindre än periodtiden på klocksignalen CLK. I en föredragen utföringsform beräknas till exempel tidsintervallet Tx med en upplösning på 100 pikosekunder (100 x 10") när klocksignalupplösningen är 10 nanosekunder.

Med hänvisning tillbaka till fig. 1 utgörs frekvensstyrningsprocessorn 13 huvudsakligen av datom 30 (CPU). Buffertminnet 21 lagrar mätdata från tidsintervallmätkretsen 12. I en föredragen utföringsform utgörs buffertminnet 21 av ett cykliskt minne med ringform som har mer än 256 minneselement.

Skattningsberäknarkretsen 22 tar ut aktuella data ur buffertminnet 21 och utför en skattningsberäkningsprocess baserad till exempel på en glidande medvärdesmetod. Om nödvändigt läser skattningsberäknarkretsen 22 ut gamla data för att utföra skattnings- beräkningsprocessen. Här är skattningsberäkningen en aritmetisk process för att upp- skatta nästa styrspänning för den spänningsstyrda kristalloscillatorn baserat på data visande senaste frekvensawikelse.

Eftersom satellittidsignalen för närvarande är en en-puls-per-sekund-signal (1 pps) är dess repetitionsgrad för låg för att effektivt styra kristalloscillatorn med hög hastighet.

Därför är det att föredra att dela ensekundsperioden på 10 eller 1000 så att styrsignaler- na genereras varje millisekund eller var hundrade millisekund. Således utför skattnings- beräkningskretsen 22 sin beräkningsprocess till exempel 1000 gånger per sekund.

Förutom den glidande medelvärdesmetoden kan en minsta kvadratmetod eller en spline- interpolationsmetod också användas för skattningsprocessen.

I skattningsberäkningskretsen 22 erhålls först en avvikelse DF? mellan det glidande medelvärdet av föregående tidsintervallmätdata och det glidande medelvärdet av aktuella tidsintervallmätdata. Frekvensstyrningsprocessorn 13 enligt uppfinningen finns för att n ø u a o. n | | n ø no 10 15 20 25 | - u 1 ro o 518 565 14 dynamiskt ändra antalet data och parametrarna för den faslåsta slingan, d.v.s. en proportionell konstant och en integrationskonstant, för att eliminera denna avvikelse så fort som möjligt. Som väl känt bestämmer sådana parametrar slingsvarskarakteristiken på den faslåsta slingan.

När till exempel avvikelsen DF, är större än ett förutbestämt värde ställer frekvensstyr- ningsprocessom 13 in en första styrmod, i vilken den styr den faslåsta slingan att öka svarshastigheten genom att minska antalet data som används för den glidande medelvär- desprocessen. I denna situation ökar också frekvensstyrningsprocessorn 13 den propor- tionella konstanten och minskar integrationskonstanten så att en frekvensinsvängningstid för slingan blir liten. Den faslåsta slingan har under dessa parametrar en större band- bredd, vilket innebär en frekvensinsvängning med hög hastighet medan fassynkronise- ringsnoggrannheten blir låg.

När frekvensinsvängningen framskridit till en speciell grad och således avvikelsen DF? blir mindre ställer frekvensstyrningsprocessorn 13 in nästa styrmod i vilken antalet data för den glidande medelvärdesberäkningen ökas, den proportionella konstanten minskas medan integrationskonstanten ökas. På detta sätt, genom att ändra styrmodema steg för steg, styrs den faslåsta slingan att åstadkomma en optimal svarskarakteristik.

Tabell 1 visar ett exempel på parametrar när frekvensstyrningsprocessorn 13 använder sju steg på styrmoder. I tabell l representerar DFP en avvikelse i data som mätts med tidsintervallmätkretsen 12, P är en proportionell konstant för den faslåsta slingan, I är en integrationskonstant för den faslåsta slingan och N representerar antal data som medelvärdesbildas för den glidande medelvärdesberäkningsprocessen. u o : ø en 10 15 20 25 30 35 n u o . so 518 565 15 Tabell 1 sTvRMoD DFI, P I sLINGLÄGE N mod 1 DFI, > soo s 2"” 4 mod 2 soo z DFI, > eoo 7 2'2° in- s mod 3 600 z DFI, > 400 6 2'18 sväng- 16 mod 4 400 z DFI, > zoo 4 2"” ning 32 mod 5 200 z DFI, > 1oo 3 244 64 mod 6 1oo z DFI, > so 2 2"” 128 mod 7 50 2 DFP 1 2'1° komplett 256 synk.

I exemplet med tabell l ställs en styrmod l in när avvikelsen DFI, för tidsintervallmät- data är större än 800, vari antal data för det glidande medelvärdet är 4, proportionali- tetskonstanten P är 8 och integrationskonstanten I är 2"”. Ju högre styrmod desto större antal data skall medelvärdesbildas glidande, desto lägre är värdet på den proportionella konstanten P och desto större är integrationskonstanten I, som visat i tabell 1.

När avvikelsen DFI, är mindre än 800 ställs en styrmod in med tillämpligt modnummer baserat på värdet på avikelsen. En sådan ändring av styrmod kan bestämmas genom till exempel antalet gånger DFI, uppfyller villkoren i tabellen. Till exempel byts styrmoden till en högre mod när DFI, uppfyller villkoret inom ett särskilt område bara en gång men styrmoden byts till en lägre mod när DFI, uppfyller villkoret inom ett särskilt område mer än två gånger.

Som beskrivet ovan är avvikelsen DFI, en skillnad mellan det föregående glidande medelvärdet och det nuvarande glidande medelvärdet av tidsintervallmätdata. Eftersom tidsignalen typiskt är en 1 pps-signal (en puls per sekund) bildas avikelsedata DFI, bara varje sekund. Frekvensstyrspänningen till den spänningsstyrda kristalloscillatorn 10 är en produkt av avvikelsen DFI,, proportionalitetskonstanten P och integrationskonstanten I. Således kan styrspänningen som produceras baserat på avvikelsen DFI, per sekund n | | u en o o c ø n o; 10 15 20 25 30 518 565 16 innefatta spänningsförändringar vilka är för stora för att styra frekvensen pà kristall- oscillatom 10 precist.

Därför delar skattningsberälcningskretsen 22 denna ensekundsperiodtid med 10 eller 1000 för att till exempel åstadkomma styrdata i mindre steg för att styra den spännings- styrda kristalloscillatorn 10 med högre upplösning. Som ett exempel genererar skatt- ningsberäkningskretsen 22 styrdata vid varje tiondels sekund, d.v.s. 100 ms. Till en början skattas nästa tio awikelsedata DFp+0_,-DF,,+0,9 med användning av den senaste avvikelsen DFP/ sekund genom att använda till exempel en linjär approximationsmetod till att bli DFF/10. Om avvikelsen DF, för en sekund är 1000 är nämligen varje avvikelse för var tionde sekund i detta fall DFPNJ, = 100.

Parameterberäknarkretsen 24 multiplicerar proportionalitetskonstanten P, vilken bestäms ur tabell 1, med den skattade avvikelsen DFMOJ" och således är det proportionella värdet i slingan DFMOJ, x P. Parameterberäknarkretsen 23 multiplicerar integrations- konstanten I, vilken bestäms ur tabell 1, med den skattade avvikelsen DFWOJ". En integrationsprocess utförs av parameterkretsen 23 för INTGD = (DFwojn x I) + INTGW, där INTG, betecknar nuvarande integrationsvärde och INTGOM betecknar ett föregående integrationsvärde. Nuvarande integration används som ett föregående integrationsvärde för att utföra nästa tiondels sekunds integration.

Det proportionella värdet och integrationsvärdet adderas av adderaren 25 för att bilda en styrsignal för den spänningsstyrda kristalloscillatorn 10. Denna process upprepas var hundrade millisekund baserat på värdet visat i tabell l. Vid den senare delen i styrpro- cessen byter frekvensen på den spänningsstyrda oscillatom 10 till det fullständigt synkrona läget från frekvensinställningsläge, d.v.s. mod 7 i tabell l. I denna mod är antalet data som används för den glidande medelvärdesberäkningen 256, proportionali- tetskonstanten är 1 och integrationskonstanten är 2"°, varvid det nästan inte blir någon ändring i frekvensstyrningsspänningen till kristalloscillatorn. Således visar medelvärdes- tidsintervalldata en långtids fasdifferens mellan GPS-tidsignalen och kristalltidsignalen för att återkopplat styra den interna kristalloscillatorn. ø p u a no c ø | | o u. 10 15 20 25 30 | | n . on 518 565 17 I detta tillstånd av fullständig synkronisering har den faslåsta slingan ett extremt smalt frekvensband, d.v.s. gränsfrekvensen för ett ekvivalent slingfilter till den faslåsta slingan är mycket låg. Därför undertrycks effektivt gitter och fluktuationer i en radiovåg eller en kommunikationsledning. Vidare, eftersom slingfrekvensen är extremt låg eller tidskonstanten för den faslåsta slingan är extremt stor, bibehåller utgångsfrekvensen från frekvensnormal-generatorn enligt uppfinningen sin noggrannhet även när satellittid- signalen inte ges under en viss tidsperiod på grund av oväntade problem eller liknande.

När frekvensnormal-generatorn enligt uppfinningen startas utan att tidigare ha använts startar den faslåsta slingan sin operation med parametrarna i styrmod 1. I de fall frekvensnormal-generatorn används en relativt kort tid efter tidigare användning startar den faslåsta slingan med parametrama för den tidigare användningen, vilka då jämförs med det aktuella värdet för slingan för att fastställa moden enligt tabell l. Denna process förkortar vanligen tiden för den faslåsta slingan att uppnå läget för fullständig synkronisering i mod 7.

I exemplet i ñg. 1 innefattar frekvensstyrningsprocessen 13 en temperaturkompense- ringsdel 27 vilken är förbunden med den faslåsta slingan. Temperaturkompenserings- delen 27 genererar en temperaturkompenseringsspänning för att kompensera temperatur- ändringarna i den spänningsstyrda kristalloscillatorn 10 som detekteras av temperatur- sensorn 29 vars data lagras i buffertminnet 26. Kompensationsspänningen matas till adderaren 28 där den kombineras med frekvensstyrningsspänningen från adderaren 25 bildad genom den ovan beskrivna processen.

Den övergripande styrspänningen från adderaren 28 matas till den spänningsstyrda kristalloscillatorn 10 genom D/A-omvandlaren 14. Enligt uppfinningen behöver buffer- minnet 26 och temperaturkompenseringsdelen 27 inte ligga i frekvensstymingspro- cessom 13 utan kan åstadkommas på andra sätt såsom inom den spänningsstyrda lcristalloscillatom 10.

Fig. 4 visar en andra utföringsform av uppfinningen. I fig. 4 betecknar samma referens- nummer som används i fig. 1 motsvarande komponent ur utföringsformen i fig. 1. Den andra utföringsformen visar en uppbyggnad av frekvensnormal-generatom passande för ø o o o o. n a | ø ø a o nu 10 15 20 25 30 u u » - nu 518 565 18 användning i en kommunikationsnätverktillämpning. Allmänt begränsas oscillations- frekvensen hos den spänningsstyrda kristalloscillatorn 10 till 1 MHz, 5 MHz eller 10 MHz. Referensfrekvensema som används i kommunikationsnätverksområdet är emellertid 64 KHz, 1544 KHz eller 155,52 MHz vilka är multiplar av 8 KHz.

En frekvensomvandlare 17 ansluts därför enligt uppfinningen till utgången på den spänningsstyrda kristalloscillatom 10 för att omvandla kristalloscillatorfrekvensen för att bilda en referensfrekvens som är lämlig för ett kommunikationsnätverk, när frekvens- normal-generatorn används för att åstadkomma en referensfrekvens till ett sådant kommunikationsnätverk, Referensfrekvensen återkopplas till tidsintervallmätkretsen 12 genom delaren 15, vilken delar referensfrekvensen för att bilda en 1 pps tidsignal, vilken är jämförbar med satellittidsignalen. Eftersom delningsgraden är mindre än den i fig. 1, har utgångsfrekvensen från normalgeneratorn i detta exempel en bättre kvalitet, t.ex. mindre fasbrus än den i fig. 1.

Fig. 5 visar ett exempel på en frekvensomvandlare 17 ur fig. 4. Frekvensomvandlaren i fig. 5 innefattar en delare 45, en faskomparator 46, ett slingfilter 47, en spänningsstyrd oscillator 48 och en delare 49. Detta är huvudsakligen en typisk faslåst slinga liknande kretskonñgurationen i fig. 1 och 4. Delaren 45 tar emot en utgångsfrekvens från den spänningsstyrda kristalloscillatorn 10 för att dela frekvensen med D för att bilda en 8 KHz utgångssignal. En utgångsfrekvens från den spänningsstyrda oscillatom 48, vilken är en N-multipel av 8 KHz såsom beskrivits ovan, delas med N av delaren 49 för att bilda en 8 KHz utgångssignal.

Båda 8 KHz utgångssignalerna jämförs i fas av faskomparatorn 46, vilken genererar en styrspänning proportionell mot fasdifferensen mellan de två signalerna. Styrspänningen går igenom slingfiltret 47 för att styra frekvensen på den spänningsstyrda oscillatorn 48 så att fasen hos oscillatom 48 låses till utgången av kristalloscillatorn 10. Svarskurvan hos slingfiltret 47 bestämmer en faslåst slingas svarskarakteristik pâ känt sätt. Sling- filtret 47 kan innefatta en förstärkare för att öka slingförstärkningen hos den faslåsta slingan. I denna konfiguration ur fig. 5 genererar den spänningsstyrda oscillatom 48 en mycket exakt referensfrekvens, vilken år N/D av frekvensen från kristalloscillatom 10, vilket uppfyller behoven i kommunikationsnätverket. n ø u n a ø nu 10 15 20 25 30 518 565 19 Fig. 6 visar en annan utföringsform av uppfinningen. Skillnaden i fig. 6 jämfört med fig. 4 är bara att exemplet i fig. 6 har en mottagardelare 18 i stället för satellitvågmotta- garen 11 i fig. 4. Mottagardelaren 18 tar emot en klocksignal från ett kommunikations- nätverk och delar klocksignalen för att bilda en l pps tidsignal. Uppbyggnaden och operationen av de andra delarna av kretsen i fig. 6 är väsentligen desamma som de i ñg. 1 och 4.

Enligt uppfinningen synkroniseras referensfrekvensen från den spänningsstyrda kristall- oscillatom 10 med satellittidsignalen med en noggrannhet av 3,05 x 10"". Efter en lång tidsperiod med strömavbrott uppnår utgångsfrekvensen från den spänningsstyrda oscilla- tom frekvensnoggrannhet inom 2,4 x 10” på omkring 18 minuter. Svarstiden på den faslåsta slingan när den spänningsstyrda kristalloscillatorn är fullständigt synkroniserad är ungefär 2,3 timmar. Detta är därför att, vid fullständig synkronisering, den faslåsta slingan har en extremt smal frekvensbandbredd, d.v.s. gränsfrekvensen för ett ekviva- lent slingfilter för den faslåsta slingan är mycket låg. Även om det ñnns ett fasgitter i satellittidsignalen på grund av radiovâgsöverförings- problem, påverkas därför inte referensfrekvensen från normalgeneratorn av gittret.

Vidare, eftersom slingfrekvensen är mycket låg, d.v.s. tidskonstanten för den faslåsta slingan är mycket stor, bibehåller utgångsfrekvensen från frekvensnormal-generatom enligt uppfinningen sin noggrannhet även när satellittidsignalen inte ges under en bestämd tidsperiod på grund av oväntade problem. Till exempel, när 1 pps satellittid- signalen inte tillhandahålles efter fullkomlig synkronisering, tar det 2,4 dagar för utgångsfasen från normalgeneratorn att skifta 125 mikrosekunder, vilket är en vanlig ramlängd i ett typiskt kommunikationssystem. Den höga frekvensstabiliteten hos frekvensnormal-generatorn understöds också av förmågan till dynamisk kompensation av temperaturförändringar som omger kristalloscillatorn.

Enligt uppfinningen kan frekvensnormal-generatorn enligt uppfinningen generera en mycket exakt referensfrekvens oavsett tid och plats, eftersom den inte behöver härleda sin frekvensnoggrannhet till en atomfrekvensnormal. Frekvensnormalgeneratom an- vänder satellittidsignalen från GPS-satelliten (globala positioneringssystemet) vilken finns tillgänglig överallt på jorden. a ø o n a. o » u | » u n. 10 15 20 25 518 565 20 Frekvensnormal-generatorn ändrar dynamiskt parametrarna på en faslåst slinga för att bestämma en svarskarakteristik hos den faslåsta slingan beroende på graden av avvikelse i fasdifferens och ett krav på låsningstid. Frekvensnormal-generatorn enligt uppfin- ningen kan erhålla medelvärdesfasdata som visar en långtids fasdifferens mellan GPS-tiden och den interna kristalloscillatorn för att återkopplat styra den interna kristalloscillatorn, d.v.s. tidskonstanten för den faslåsta slingan är mycket stor när den faslåsta slingan är fullständigt synkroniserad.

Eftersom tidskonstanten hos den faslåsta slingan är extremt stor, d.v.s. slingbandbred- den är extremt smal när frekvensnormal-generatorn är i fullständig faslåsning, bibehåller utgångsfrekvensen från frekvensnormal-generatorn enligt uppfinningen sin noggrannhet även när satellittidsignalen inte ges under en bestämd tidsperiod på grund av oväntade problem. Dessutom påverkas inte referensfrekvensen från normalgeneratom av gitter även om det finns fasgitter i satellittidsignalen på grund av radiovågöverföringsproblem, eftersom slingbandbredden är extremt smal.

Vidare använder frekvensnormal-generatorn enligt uppfinningen en spänningsstyrd kvartskristalloscillator, vilken styrs för att synkroniseras med GPS-tid. Således är frekvensnormal-generatorn enligt uppfinningen billig och underhållsfri, till skillnad från frekvensnormalen som använder en atomnormal-oscillator.

Dessutom kan frekvensnormal-generatorn exakt synkronisera kvartskristalloscillatom med GPS-tiden inom en kort tidsperiod genom dynamisk förändring av faslåsnings- parametrarna i återkopplingsslingan med en matematisk process. Den höga frekvens- stabiliteten hos frekvensnormal-generatorn understöds också av förmågan till dynamisk kompensering av temperaturförändringar som omger kristalloscillatorn. a ø u Q ao

Claims (16)

10 15 20 25 30 518 565 21 Patentkrav

1. l. Frekvensnormal-generator för generering av en mycket exakt referensfrekvenssignal innefattande: en spänningsstyrd kristalloscillator för generering av en mycket stabil utgångssignal för att användas som en normalfrekvenssignal; en satellitvågmottagare vilken tar emot en radiovåg från en satellit vilken innefattar en mycket exakt satellittidsignal och återskapar satellittidsignalen för att användas som en referens för den spänningsstyrda kristalloscillatorn; en frekvensdelare vilken delar utgångssignalen från den spänningsstyrda kristalloscilla- tom med en delningsgrad anordnad att generera en kristalltidsignal vilken är identisk i frekvens med satellittidsignalen; en tidsintervallmätkrets vilken mäter ett tidsintervall vilket är en fasdifferens mellan satellittidsignalen och kristalltidsignalen och genererar en digital signal som ger fasdif- ferensen; en frekvensstymingsprocessor vilken aritmetiskt bestämmer styrdata baserat på den digitala signalen från tidsintervallmätkretsen så att fasdifferensen bibehåller ett konstant värde genom en faslåst slinga; och en D/A-omvandlare vilken omvandlar styrdata från frekvensstymingsprocessom till en analog spänning vilken används för att styra utgångsfrekvensen på den spänningsstyrda kristalloscillatom.

2. Frekvensnormal-generator enligt krav 1, där tidsintervallmätkretsen tar emot satellit- tidsignalen och kristalltidsignalen och mäter tidsintervallet däremellan genom en räknare vilken är försedd med en klocksignal.

3. Frekvensnormal-generator enligt krav 1, där tidsintervallmätkretsen innefattar: en räknare vilken räknar klockpulser från en klocksignal som den får under en puls- bredd som ger tidsintervallet; en första fraktionstidmätkrets vilken mäter en fraktionstid mellan en stigande flank på pulsbredden och en klockpuls som kommer omedelbart efter den stigande flanken; en andra fraktionstidmätkrets vilken mäter en fraktionstid mellan en fallande flank på pulsbredden och en klockpuls som kommer omedelbart efter den fallande flanken. . o u u | oo 10 15 20 25 30 n Q | a oo 518 565 22

4. Frekvensnormal-generator enligt krav 3, där den första och den andra fraktionstid- mätkretsen innefattar ett interpolationsdon vilket har en integrator som proportionellt expanderar en fraktionstid till en signal som är tillräckligt stor för klocksignalen att räkna tidslängden på, där fraktionstiden är mindre än en period av klocksignalen.

5. Frekvensnormal-generator enligt krav 1, där den spänningsstyrda kristalloscillatom innefattar en temperaturugn vilken bibehåller en temperatur på kristalloscillatom konstant och en temperatursensor för att övervaka temperaturen.

6. Frekvensnormal-generator enligt krav 1, där frekvensstyrningsprocessorn dynamiskt bestämmer parametrar för den faslåsta slingan innefattande en slingbandbredd hos den faslåsta slingan baserat på en avvikelse i fasdifferens som mäts av tidsintervallmätkret- SCII .

7. Frekvensnormal-generator enligt krav 6, där parametrarna för den faslåsta slingan be- stäms i varje steg, där upprepningsgraden av stegen är väsentligen mindre än den hos satellittidsignalen.

8. Frekvensnormal-generator enligt krav l, där frekvensstyrningsprocessom innefattar: en skattningsberäkningskrets för delning av en repetitionsgrad hos satellittidsignalen till en väsentligen mindre repetitionsgrad så att den faslåsta slingan styrs av en väsentligen kortare tid än en period i satellittidsignalen, vilken skattningsberäkningskrets genererar data motsvarande den delade repetitionsgraden som visar avvikelsen hos fasdifferensen mellan satellittidsignalen och kristalltidsignalen; och en parameterberäknare vilken dynamiskt bestämmer parametrar för den faslåsta slingan innefattande en proportionell konstant och en integrationskonstant för den faslåsta slingan på grundval av data från skattningsberäkningskretsen.

9. Frekvensnormal-generator enligt krav 8, vilken vidare innefattar: ett buffertminne för att lagra digitala data från tidsintervallmätkretsen för signalbehand- ling med skattningsberäkningskretsen; och en adderare för att addera integrationskonstanten och proportionalitetskonstanten bildade av parameterberäknaren för att mata till D/ A-omvandlaren. o n u n u u nu 10 15 20 25 30 | u - | n: 518 565 23

10. Frekvensnormal-generator enligt krav 8, där skattningsberäkningskretsen utför en aritmetisk process för att erhålla en avvikelse mellan ett nuvarande glidande medelvärde av fasdifferensen och ett gammalt glidande medelvärde av fasdifferensen.

11. Frekvensnormal-generator enligt krav 1, där frekvensstyrningsprocessom dynamiskt bestämmer parametrarna för den faslåsta slingan, där varje set av parametrar är förbe- stämt i varje mod bland flertalet styrmoder, vilka är klassade baserat på ett värde på avvikelsen i fasdifferensen som mäts av tidsintervallmätkretsen.

12. Frekvensnormal-generator enligt krav 11, där parametrarna i styrmoden innefattar en proportionalitetskonstant och en integrationskonstant för den faslåsta slingan.

13. Frekvensnormal-generator enligt krav 5, där frekvensstyrningsprocessom innefattar ett bufferminne för att lagra temperaturdata från temperatursensorn och en temperatur- kompenseringsdel för att generera en styrspänning för att kompensera en frekvensänd- ring orsakad av en temperaturändring vid den spänningsstyrda kristalloscillatorn.

14. Frekvensnormal-generator enligt krav 1, vilken vidare innefattar en frekvensom- vandlare vilken tar emot utgängssignalen från den spänningsstyrda kristalloscillatom och omvandlar dess frekvens för att uppfylla kravet i ett kommunikationsnätverk.

15. Frekvensnormal-generator enligt krav 14, där frekvensomvandlaren är bildad av en faslåst slinga med en spänningsstyrd oscillator, ett slingfilter och en faskomparator.

16. Frekvensnormal-generator för generering av en mycket exakt referensfrekvenssignal innefattande: en spänningsstyrd kristalloscillator för generering av en mycket stabil utgångssignal för att användas som frekvensnormal-signal; en mottagare vilken tar emot en kommunikationssignal och återskapar en mycket exakt referenstidsignal för att användas som referens för den spänningsstyrda kristalloscilla- tom; n | o n ao n a n n n nu 10 15 ~ Q o - nu 518 565 24 en frekvensdelare vilken delar utgångssignalen från den spänningsstyrda kristalloscilla- tom med en delningsgrad anordnad att generera en kristalltidsignal vilken är identisk i frekvens med referenstidsignalen; en tidsintervallmätkrets vilken mäter ett tidsintervall mellan referenstidsignalen och kristalltidsignalen och genererar en digital signal som indikerar tidsintervallet; en frekvensstymings-processor vilken aritmetiskt bestämmer styrdata baserat på den digitala signalen från tidsintervallmätkretsen så att tidsintervallet bibehåller ett konstant värde genom en operation hos en faslåst slinga, styrdata är en funktion av parametrar innefattande en variation av tidsintervallet, en integrationskonstant för den faslåsta slingan och en proportionalitetskontant för den faslåsta slingan, där parametrama bestäms med en repetitionsgrad vilken är väsentligen mindre än en period hos referens- tidsignalen; och en D/A-omvandlare vilken omvandlar styrdata från frekvensstyrningsprocessom till en analog spänning vilken används för att styra utgångsfrekvensen på den spånningsstyrda kristalloscillatorn. s | o | u | nu