專利名稱：高精度數字時頻標合成方法
技術領域：
本發明涉及一種電子技術領域的涉頻率合成、時標合成技術，具體的說是涉及一種高精度數字時頻標合成方法。
背景技術：
目前，國內外常用的高精度時頻標合成主要采用模擬鎖相環技術。
鎖相環主要包括壓控振蕩器、分頻器、鑒相器和相應的控制算法組成。工作過程如下壓控振蕩器的輸出頻率信號經分頻后送入鑒相器，與參考源信號鑒相，得到相位差數據送入控制算法處理中，經適當的計算得到壓控振蕩器的輸出頻率與參考源的頻差，并向壓控振蕩器輸出壓控信號，調整輸出頻率。
現有技術主要存在如下問題(1)對壓控振蕩器的頻率準確度要求高壓控振蕩器的頻率穩定度可以采用恒溫等方法實現，而頻率準確度一般需要逐一測量、調試，大規模生產時不易控制。而在高精度時頻標合成中，環路帶寬一般非常窄，如果壓控振蕩器的輸出頻率與參考源頻率相差過大，則易引起控制環路超調，無法收斂。
(2)環路建立時間長為盡量避免環路超調，在現有技術中一般利用采用變帶寬的控制方式。這樣一方面不能從根本上避免環路超調的可能，另一方面環路的建立時間會很長，影響系統的可用性。
(3)系統穩定性不好由于振蕩器固有的頻率老化特性，使得振蕩器頻率在長時間(1年以上)會偏移較多，超出系統的容忍范圍后，系統將無法工作，環路中引入的干擾也可能造成系統不穩定。因此系統必須在一定的時間后校正，增加維護成本。
發明內容
本發明的目的就在于減少頻率準確度對時頻標合成的影響，提高時頻標合成的精度與穩定度，降低生產與維護成本。從而提供一種高精度數字時頻標合成方法。
本發明的目的可通過以下措施來實現本發明的方法是A、采用全數字鑒相與頻率合成，將頻率產生與矯正分離；振蕩器工作在自由振蕩模式；B、采用高精度的相位累加的方法實現頻率合成，結合數模轉換后輸出到濾波器進行降噪處理；C、采用數字濾波的方法，對鑒相數據處理，得出振蕩器的頻率偏差；D、采用將輸出頻率信號分頻后送入鑒相器，實現頻率合成質量的監控。
本發明的方法A中振蕩器是采用無壓控方式來實現自由振蕩模式。
本發明的方法B中相位累加的方法實現頻率合成中優選方案為采用分段計數的方法實現頻率合成。
本發明的方法C中數字濾波的方法優選采用自適應濾波的方法。
本發明的方法還同時支持多路參考源并行處理。
本發明的方法以下單元組成，其包括壓控振蕩器，數字頻率合成單元，D/A轉換頻率輸出驅動單元，分頻器，自適應控制單元，比較器時標輸出驅動單元，鑒相器；其中，壓控振蕩器分別輸入到數字頻率合成單元和分頻器，分頻器輸出到鑒相器，鑒相器輸出到自適應控制單元，自適應控制單元輸出到數字頻率合成單元，數字頻率合成單元輸出到D/A轉換頻率輸出驅動單元，D/A轉換頻率輸出驅動單元分別輸出頻標輸出及比較器時標輸出驅動單元，比較器時標輸出驅動分別輸出時標輸出及鑒相器。
本發明由于采用上述方法，即采用全數字鑒相與頻率合成，將頻率產生與矯正分離，解決了控制耦合問題；振蕩器工作在自由振蕩方式，相噪更低，穩定性好；同時支持多參考源并行處理，支持輸出信號的回饋監測，熱穩定度高；據有較高的保持性能和精度，非常適合于衛星授時等高精度時頻標合成場合。
附圖是本發明的電路原理框圖。
具體實施例方式
本發明以下結合附圖和實施例作以詳細的描述實施例1、本發明的方法是A、采用全數字鑒相與頻率合成，將頻率產生與矯正分離；振蕩器工作在自由振蕩模式；B、采用高精度的相位累加的方法實現頻率合成，結合數模轉換后輸出到濾波器進行降噪處理；C、采用數字濾波的方法，對鑒相數據處理，得出振蕩器的頻率偏差；D、采用將輸出頻率信號分頻后送入鑒相器，實現頻率合成質量的監控。
本發明的方法A中振蕩器是采用無壓控方式來實現自由振蕩模式。
本發明的方法B中相位累加的方法實現頻率合成中優選方案為采用分段計數的方法實現頻率合成。
本發明的方法C中數字濾波的方法優選采用自適應濾波的方法。
本發明的方法還同時支持多路參考源并行處理。
本發明的方法以下單元組成，其包括壓控振蕩器，數字頻率合成單元，D/A轉換頻率輸出驅動單元，分頻器，自適應控制單元，比較器時標輸出驅動單元，鑒相器；其中，壓控振蕩器分別輸入到數字頻率合成單元和分頻器，分頻器輸出到鑒相器，鑒相器輸出到自適應控制單元，自適應控制單元輸出到數字頻率合成單元，數字頻率合成單元輸出到D/A轉換頻率輸出驅動單元，D/A轉換頻率輸出驅動單元分別輸出頻標輸出及比較器時標輸出驅動單元，比較器時標輸出驅動分別輸出時標輸出及鑒相器。
本發明的工作原理如下本發明應用于我國北斗一號導航衛星授時型用戶接收機。利用該發明實現1PPS時標合成時，工作頻率120MHz時數字直接輸出抖動5ns，采用模擬轉換輸出時抖動1ns。
實施例2該方法用于北斗守時型衛星接收機的時標合成。接收機恢復的各衛星的時標信號，送入鑒相器中，作為參考源信號；振蕩器采用溫補晶體鐘，其輸出的頻率信號一路直接驅動數字頻率合成器，另一路經分頻后輸入鑒相器與參考源信號比較，結果經自適應濾波處理后，控制數字頻率合成的頻率字、相位字；數字頻率合成采用48bit分段計數的相位累加，合成秒脈沖信號直接輸出。
實施例3該方法用于北斗高精度時頻應用系統。來自北斗衛星接收機和GPS衛星接收機的1PPS信號，送入鑒相器中作為參考源信號；振蕩器采用雙層恒溫晶體鐘，其輸出的頻率信號一路直接驅動數字頻率合成器，另一路經分頻后輸入鑒相器與參考源信號比較，結果經自適應濾波處理后，控制數字頻率合成的頻率字、相位字；數字頻率合成采用56bit分段計數的相位累加，合成的頻率信號經數模轉換、濾波后，經驅動電路后作為頻標信號直接輸出；頻標信號經比較器整形與分頻后形成時標信號并輸出；時標信號同時送入鑒相器進行監測。
實施例4該方法用于北斗高精度時頻應用系統。來自GPS衛星接收機的1PPS信號送入鑒相器中，作為參考源信號；振蕩器采用銣原子鐘，其輸出的頻率信號一路直接驅動數字頻率合成器，另一路經分頻后輸入鑒相器與參考源信號比較，結果經自適應濾波處理后，控制數字頻率合成的頻率字、相位字；數字頻率合成采用64bit分段計數的相位累加，合成的頻率信號經數模轉換、濾波后，經驅動電路后作為頻標信號直接輸出；頻標信號經比較器整形與分頻后形成時標信號并輸出；時標信號同時送入鑒相器進行監測。
權利要求
1.一種高精度數字時頻標合成方法，其特征在于該方法是A、采用全數字鑒相與頻率合成，將頻率產生與矯正分離；振蕩器工作在自由振蕩模式；B、采用高精度的相位累加的方法實現頻率合成，結合數模轉換后輸出到濾波器進行降噪處理；C、采用數字濾波的方法，對鑒相數據處理，得出振蕩器的頻率偏差；D、采用將輸出頻率信號分頻后送入鑒相器，實現頻率合成質量的監控。
2.根據權利要求1所述的高精度數字時頻標合成方法，其特征在于所述A中振蕩器是采用無壓控方式來實現自由振蕩模式。
3.根據權利要求1或2所述的高精度數字時頻標合成方法，其特征在于所述B中相位累加的方法實現頻率合成中優選方案為采用分段計數的方法實現頻率合成。
4.根據權利要求1或2所述的高精度數字時頻標合成方法，其特征在于所述C中數字濾波的方法優選采用自適應濾波的方法。
5.根據權利要求1或2所述的高精度數字時頻標合成方法，其特征在于所述方法還同時支持多路參考源并行處理。
6.根據權利要求1或2所述的高精度數字時頻標合成方法，其特征在于所述方法由以下單元組成，其包括壓控振蕩器，數字頻率合成單元，D/A轉換頻率輸出驅動單元，分頻器，自適應控制單元，比較器時標輸出驅動單元，鑒相器；其中，壓控振蕩器分別輸入到數字頻率合成單元和分頻器，分頻器輸出到鑒相器，鑒相器輸出到自適應控制單元，自適應控制單元輸出到數字頻率合成單元，數字頻率合成單元輸出到D/A轉換頻率輸出驅動單元，D/A轉換頻率輸出驅動單元分別輸出頻標輸出及比較器時標輸出驅動單元，比較器時標輸出驅動分別輸出時標輸出及鑒相器。
全文摘要
本發明公開了一種高精度數字時頻標合成方法，該方法是A.采用全數字鑒相與頻率合成，將頻率產生與矯正分離；振蕩器工作在自由振蕩模式；B.采用高精度的相位累加的方法實現頻率合成，結合數模轉換后輸出到濾波器進行降噪處理；C.采用數字濾波的方法，對鑒相數據處理，得出振蕩器的頻率偏差；D.采用將輸出頻率信號分頻后送入鑒相器，實現頻率合成質量的監控。本發明采用全數字鑒相與頻率合成，將頻率產生與矯正分離，解決了控制耦合問題；振蕩器工作在自由振蕩方式，相噪更低，穩定性好；同時支持多參考源并行處理，非常適合于衛星授時等高精度時頻標合成場合。
文檔編號H03L7/08GK1992529SQ200510107370
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月31日 優先權日2005年12月31日
發明者賈小波, 王安健, 賈學東, 楊玉清, 吳淑琴, 王文瑜, 仲志凱 申請人:鄭州威科姆電子科技有限公司