[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

说明书

本发明公开了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，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；本发明采用异频相控技术，能够大幅度提高铷原子频标的稳定度和准确度，加强系统的稳定性和可靠性，完全满足北斗卫星定位服务领域高精度时频测量用户的需求。

技术领域

本发明涉及一种频标产生系统，尤其涉及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。

背景技术

在北斗+5G通信，北斗+人工智能等北斗+应用（即北斗服务）领域，北斗时频信息测量设备对时频标准的准确度和稳定度要求越来越高，如现代电力传输网要求时刻准确度小于±1us，频率准确度优于±1×10^-11，现代高速数字通信系统要求时钟同步的时刻准确度小于±0.5us，频率稳定度优于±5×10^-12等。

目前的高精度时频标准以一级频标如铯原子频标和氢原子频标为主，但昂贵的价格和较高的环境要求限制了它们的广泛应用，因此在北斗高精度定位和位置服务中性能相对优越、价格相对便宜的二级频标如铷原子频标、高稳定度晶体振荡器等便成了广大用户的首选。通常情况下基于单一的铷原子钟系统频标具有很高的准确度但短稳相对较低，基于单一的晶体振荡器系统频标具有良好的短稳而准确度相对不高，二级频标普遍存在频率偏移和老化问题，导致输出结果逐渐偏离标准时频，不能满足北斗时频测量用户对高精度的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供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，采用异频相控技术，能够大幅度提高铷原子频标的稳定度和准确度，加强系统的稳定性和可靠性，满足北斗卫星定位服务领域高精度时频测量用户的需求。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

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，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。

所述的北斗接收机采用XHTF7107-B型北斗接收机。

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。

所述的铷原子钟模块采用RAFS铷原子频标。