[发明专利]一种基于数学组合运算的高精度时差测量与产生方法

说明书

本发明公开一种基于数学组合运算的高精度时差测量与产生方法，包括时差测量步骤：多路系统时钟信号产生；外部输入脉冲信号，经过输入延迟线组产生多路逐步延迟脉冲信号；通过多路系统时钟信号对多路延迟脉冲信号进行状态采集，计算出时差；时差产生步骤：外部输入脉冲信号，与本地脉冲信号进行时差测量，得出测量结果；根据测量结果，对测量结果、输出延迟线组的延迟时间、调相值、输出驱动系统时钟通道进行数学组合运算，配置对应参数，调整输出的脉冲信号，使其输出脉冲信号与输入脉冲信号的相位差按照预定设置运行。本发明可以达到1ps甚至fs量级的时差的高精密测量和相位高精度可调的脉冲信号，硬件电路实现简单，软件算法上实现简单。

技术领域

本发明涉及一种基于数学组合运算的高精度时差测量与产生方法，能够对原子钟的本地秒和参考秒之间的时间进行测量、同步，本发明属于测时领域，特别是时间间隔的测量领域。

背景技术

对于时差测量与产生的方法和技术手段较多，下表列出了目前国内外的各类测时仪器存在着以下几方面的问题：

1、直接计数法。优点是：工作原理简单，测量范围大、线性好；缺点是：分辨率较低。

2、倍频的手段。优点是：一定程度上提高测时仪器的分辨率和精度；缺点是：易出现相位抖动(倍频系数越高，抖动越明显)。

3、模拟内插法。优点是：理论上可以获得较高的测量精度；缺点是：非线性较大，易受噪声干扰。

4、游标法(数字扩展法)。优点是：可以获得高分辨率；缺点是：需要高稳定度的时钟和高精度重合检测电路，价格高，技术复杂。

5、延迟内插技术+移相技术。优点是：结构简单，易单片集成；缺点是：对延迟线长度和数量的要求苛刻，无法充分利用时钟的相位信息，易导致移相分辨率低。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种基于数学组合运算的高精度时差测量与产生方法。主要解决传统测量和产生方法的电路结构复杂和测量精度不高等不足。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于数学组合运算的高精度时差测量与产生方法，包括时差测量步骤和时差产生步骤；

所述时差测量步骤包括如下：

外部输入时钟信号，通过锁相倍频器，产生多路相位逐步差为a°的且频率均为f_{sys_clk}的系统时钟信号clk_n；

外部输入脉冲信号，经过延迟线步进为T_d的输入延迟线组进行延迟，产生多路逐步延迟脉冲信号；

通过多路系统时钟信号clk_n对经过输入延迟线组后的多路延迟脉冲信号进行状态采集，计算出时差，实现对输入脉冲信号的高精度时差测量；

所述时差产生步骤包括如下：

系统本地产生一个周期性的脉冲信号，外部输入一个周期性的脉冲信号，与本地脉冲信号进行时差测量，得出测量结果；

根据测量结果，对测量结果、输出延迟线组的延迟时间、调相值、输出驱动系统时钟通道进行数学组合运算，配置对应参数，调整输出的脉冲信号，使其输出脉冲信号与输入脉冲信号的相位差按照预定设置运行，实现相位高精度可调的脉冲信号输出。

作为优选，所述时差测量步骤中，外部输入时钟信号，通过锁相倍频器，产生4路相位逐步差为90°的且频率均为f_{sys_clk}的系统时钟信号clk_n。

作为优选，所述时差测量步骤中，通过调节延迟线的步进数n的值尽量使得T_step＝n*T_d与的值接近。