[发明专利]一种基于北斗卫星信号的异频高精度铷原子频标产生系统

权利要求书

1.一种基于北斗卫星信号的异频高精度铷原子频标产生系统，其特征在于：包括卫星接收模块、钟差测量模块、数据处理模块、铷原子钟模块、异频相控模块、显示模块和电源模块；卫星接收模块的信号输出端连接钟差测量模块的信号输入端，钟差测量模块的信号输出端连接数据处理模块的信号输入端，数据处理模块的信号输出端连接铷原子钟模块的信号输入端，铷原子钟模块的信号输出端分别连接钟差测量模块和异频相控模块的信号输入端，异频相控模块的信号输出端连接显示模块的信号输入端；

所述的卫星接收模块采用北斗接收机，用以产生BDS秒脉冲信号；

所述的钟差测量模块，用于接收BDS秒脉冲信号与铷原子钟模块所产生的本地秒脉冲信号之间的时差信号即钟差，并对钟差大小进行连续实时测量；

所述的数据处理模块，用于实时处理钟差测量结果，产生铷原子钟模块的频率控制信号；

所述的铷原子钟模块，用于产生本地秒脉冲信号和铷原子钟频率信号；

所述的异频相控模块包括异频鉴相机构、相位差处理机构和晶体振荡器机构，异频鉴相机构、相位差处理机构和晶体振荡器机构依次连接，且晶体振荡器机构的信号输出端还与异频鉴相机构的信号输入端连接；异频鉴相机构用于产生相位差信号，即铷原子钟模块输出的铷原子钟频率信号与晶体振荡器机构输出的晶体振荡器频率信号之间的相位差；相位差处理机构用于相位差信号的处理，产生晶体振荡器机构的频率控制信号；晶体振荡器机构用于产生晶体振荡器频率信号，并与铷原子钟频率信号进行异频鉴相；

所述的显示模块，用于接收异频相控模块的输出信号即铷原子频标信号并进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星信号的异频高精度铷原子频标产生系统，其特征在于：所述的北斗接收机采用XHTF7107-B型北斗接收机。

3.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星信号的异频高精度铷原子频标产生系统，其特征在于：所述的钟差测量模块采用可编程计数器，所述的数据处理模块采用可编程卡尔曼滤波器。

4.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星信号的异频高精度铷原子频标产生系统，其特征在于：所述的铷原子钟模块采用RAFS铷原子频标。

5.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星信号的异频高精度铷原子频标产生系统，其特征在于：所述的异频鉴相机构由第一主从JK触发器、第二主从JK触发器、第一与非逻辑门、第二与非逻辑门和第三与非逻辑门组成，所述的第一主从JK触发器和第二主从JK触发器均采用74LS107N芯片，所述的第一与非逻辑门、第二与非逻辑门和第三与非逻辑门均采用74LS00N芯片，第一主从JK触发器的Q1输出端和第二主从JK触发器的J2输入端同时连接第一与非逻辑门的A1输入端，第一主从JK触发器的Q1反相输出端和第二主从JK触发器的K2输入端同时连接第二与非逻辑门的A2输入端，第二主从JK触发器的Q2输出端和第一主从JK触发器的K1输入端同时连接第二与非逻辑门的B2输入端，第二主从JK触发器的Q2反相输出端和第一主从JK触发器的J1输入端同时连接第一与非逻辑门的B1输入端，第一与非逻辑门的Y1输出端和第二与非逻辑门的Y2输出端分别连接第三与非逻辑门的A3输入端和B3输入端，第三与非逻辑门的Y3输出端连接相位差处理机构的信号输入端；

所述的铷原子钟频率信号和晶体振荡器频率信号分别接入第一主从JK触发器的第1时钟触发端CP1和第二主从JK触发器的第2时钟触发端CP2，由所述的第三与非逻辑门的Y3输出端输出铷原子钟频率信号和晶体振荡器频率信号之间的相位差信号；

所述的相位差处理机构采用RC环路滤波器；

所述的晶体振荡器机构采用KDS VCXO压控晶体振荡器。

6.根据权利要求3所述的一种基于北斗卫星信号的异频高精度铷原子频标产生系统，其特征在于：所述的可编程计数器和可编程卡尔曼滤波器均由FPGA硬件描述语言编程实现。

7.根据权利要求6所述的一种基于北斗卫星信号的异频高精度铷原子频标产生系统，其特征在于：所述的FPGA采用Cyclone IV芯片EP4CE75。

8.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星信号的异频高精度铷原子频标产生系统，其特征在于：所述的卫星接收模块的输入端和异频相控模块的输出端分别设置有SMA输入接口和BNC输出接口。