[发明专利]一种卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法

说明书

本发明公开了一种卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法，包括：S1、对卫星模块输出的1PPS秒脉冲信号进行计数和取平均值，输出标准的秒时钟脉冲数，即晶振频率；S2、根据所需输出时钟频率和晶振频率，确定主分频数和插值补偿误差数；S3、根据时钟频率、主分频数和插值补偿误差数，确定均匀间隔参数及均匀间隔参数对应的排布矩阵；然后将插值补偿误差数按照均匀间隔参数对应的排布矩阵的规律均匀插入到主分频数内，实现均匀间隔补偿，以消除误差。本发明能够在地球物理勘探中电磁法发射机发射频率范围0.1‑10kHz之间实现任意范围的误差补偿。

技术领域

本发明属于地球物理勘探中电磁勘探法电磁发射机的电磁频率波形发射技术领域，特别是涉及一种卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法。

背景技术

地球物理勘探由于勘探地域宽、分布范围广，勘探源与采集系统之间除了保持时钟同步，对信号源频率的相噪要求高。由于卫星同步时钟存在多种误差因素的影响而存在较大的随机误差，为获取高精度稳定的时钟源，工程应用中通常把晶振时钟和卫星时钟相结合，利用两者误差特性的互补特征生成精度更高的时钟。

关于卫星同步信号修正晶振误差的方法通常包括两种，一种是利用锁相环技术实时调节压控恒温晶振的控制电压，另一种是利用数字滤波实时校准晶振分频系数；第二种用的是高精度的普通的恒温晶振，由于恒温晶振成本低，不需要数模转换器，结构简单，近年来获得广泛应用。然后利用恒温晶振器对卫星与恒温晶振之间产生的误差进行插值补偿，即可实现误差补偿。

而传统的插值补偿方法是将m个数以L_c步长间隔插入到序列中，其补偿步长的大小为，如式(2)所示：

对式(2)中的结果进行向下取整运算，使求得的补偿步长为整数，且向下取整能保证在1秒内实现完全补偿，此时的误差最大为1个晶振周期。但当误差m大于f/2的时候，该公式就失效了。假设一个100MHz，±5ppm的恒温晶振，那么误差m取值范围将达到±500，如果希望合成的频率小于1kHz，那么利用式(2)计算的补偿步长可能为0，导致误差无法得到有效补偿。

地球物理勘探中的电磁法发射机发射频率范围处于0.1-10kHz之间，因此，亟需一种更优的均匀补偿方法来实现任意范围的误差补偿成为研究人员热门的话题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法，能够在地球物理勘探中电磁法发射机发射频率范围0.1-10kHz之间实现任意范围的误差补偿。

为实现上述目的，本发明提出一种卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法，具体包括以下步骤：

S1、对卫星模块输出的1PPS秒脉冲信号取平均值，输出标准的秒时钟脉冲数，即晶振频率；

S2、根据所需输出时钟频率和所述晶振频率，确定主分频数和插值补偿误差数；

S3、根据所述时钟频率、主分频数和所述插值补偿误差数，确定均匀间隔参数及所述均匀间隔参数对应的排布矩阵；然后将所述插值补偿误差数按照所述均匀间隔参数对应的排布矩阵的规律均匀插入到所述主分频数内，实现均匀间隔补偿，以消除误差。

优选的，所述均匀间隔补偿，包括：奇偶1/2补偿、1/4等间隔补偿、1/8等间隔补偿、…、1/2ⁿ等间隔补偿；其中，n＝1，2，3，…，n。

优选的，所述时钟频率越大，选取的均匀间隔参数越大。

优选的，确定所述晶振的脉冲数之后还需对其进行平滑滤波，得到晶振频率。

优选的，所述S3具体为：

S3.1、根据所述时钟频率、主分频数和所述插值补偿误差数，确定所述均匀间隔参数；