[发明专利]一种基于FPGA的时钟频率调整锁相方法

说明书

技术领域

本发明涉及时钟调整技术，具体涉及基于基于FPGA的时钟调频、锁相技术。 

背景技术

目前的各种时钟服务系统在各种行业有着广泛的应用，如地铁系统、高铁系统、电力系统、智能医院、智能交通等。 

 随着信息技术和电子产品的发展和在各行各业的广泛应用，对时间同步的要求和需求也发生了深刻的转变。如在电力系统中，电力通信调度网、电厂和变电站等场所都需要非常精确的时间同步控制。毫秒或微秒级的时间同步偏差会造成系统的中断，甚至电网的瘫痪，给客户和电力公司带来巨大的损失。因此，高精度的时间同步系统是保障电厂、变电站和电力通信畅通的必备条件。要实现高精度的时间同步系统必须使时间同步系统能准确的锁定到标准参考源（如GPS或北斗卫星信号接收模块提供的标准信号）上，并在标准参考源丢失时，时间同步系统还能够继续保持稳定和精确的输出时间信号。为了保持系统时钟的高精度和高稳定度，人们不得不使用价格昂贵的高稳定度的晶振，甚至使用铷原子钟等作为时间同步系统的本地参考时钟来源，使得时间同步系统的研发、使用成本大大增加，不利于推广使用。有鉴于此，上述各种系统的急需一种使用普通高稳晶振，在标准参考信号下对其进行时钟的调整锁相后就可输出满足要求的高精度、高稳定度、费用低的时间同步系统。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决时间同步装置的频率校准问题，以提高本地时钟的稳定度，开发了一种时钟调整锁相方法。 

 本发明所采用的技术方案是提供一种基于FPGA的时钟频率调整锁相方法，其中包括了外部标准参考信号输入模块，本地时钟模块，输入信号处理及系统时钟频率调整模块，本地标准时钟信号产生模块。外部标准参考信号输入模块（如GPS或北斗卫星信号接收模块提供的标准信号）为系统提供标准的参考时钟信号；本地时钟模块为系统提供本地参考时钟，是系统精度的基础；输入信号处理及系统时钟频率调整模块对本地时钟模块提供的时钟信号进行处理，并对输入的外部标准参考信号进行频率、相位的测量，产生时钟频率调整所需的数据，并自动记录系统时钟频率调整所需的数据；本地标准时钟信号产生模块使用经时钟频率调整模块调整后的时钟来产生本地标准时钟信号，并将这个本地标准时钟信号反馈回时钟频率调整模块，时钟频率调整模块将其与外部标准参考信号进行比较、计算后，又继续调整系统时钟频率，并最终使本地标准时钟产生整模块产生的本地标准信号锁定到外部输入的标准参考信号上。在外部标准参考信号丢失后，系统自动学习历史数据，继续对系统时钟频率及相位进行调整，从而使系统还能继续提供稳定和精确本地时钟信号。 

 在上述方案中，外部标准参考信号为系统提供调频锁相的对象；本地时钟模块为系统提供本地参考时钟，是系统精度的基础，通过配置不同精度的本地时钟模块可以获得不同精度的标准信号；而在现场可编程门阵列（FPGA）中对输入信号的频率、相位和时间进行测量，最终产生本地标准时钟信号，并且系统还会学习历史频率、相位和温度等数据，使当外部标准参考输入信号丢失后，系统还能保持良好的性能，如图1。 

附图说明

图1是本发明的结构示意图。 

具体实施方式

本发明一种基于FPGA的时钟调整锁相技术，满足了地铁系统、高铁系统、电力系统和交通系统系统等系统的时间同装置对时钟精度的要求。下面结合图1对本发明做出详细的说明。