[发明专利]一种支持北斗时钟同步和自守时的晶体振荡器

说明书

本发明公开了一种支持北斗时钟同步和自守时的晶体振荡器，包括：电源模组、PPS输入模组、FPGA模组、PPS输出模组、PPS测量模组、MCU模组、DAC模组、晶振模组、频率输出模组及输出模组，本发明通过MCU模组实时的自动调控压控端电压来进行频率校准。根据北斗卫星时钟信号和恒温晶振时钟信号精度互补这一特点，极大消除了随机误差和累计误差，并通过调控本发明的恒温晶振模组的压控端，使其输出频率随之改变,以维持短期和长期的时间精度和稳定性，本发明可广泛应用于时钟调频领域。

技术领域

本发明涉及时钟调频技术领域，尤其是一种支持北斗时钟同步和自守时的晶体振荡器。

背景技术

时钟技术在现代科学技术中有着广泛的应用，许多领域对时间指标的要求越来越高，如电力、通讯、军事、航空航天等，都需要高精度的同步时钟作为参考，协调整个系统的正常运行。高精度频标目前主要有铷钟、铯钟、氢钟等原子钟以及高精度晶体振荡器。其中，高精度晶体振荡器以其使用寿命长、价格较为便宜等优点，获得了广泛应用，但是晶体振荡器会由于温度、老化等因素产生频率的漂移，长期稳定性较差。北斗系统的秒脉冲(1PPS)时间精度优于20ns，但是存在较大的随机误差，没有累计误差。而恒温晶振时钟信号的随机误差较小，不过由于自身老化和外界温度等一些因素的影响，存在频率漂移现象，具有较大的累计误差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种长期稳定且随机误差与累计误差较小的一种支持北斗时钟同步和自守时的晶体振荡器。

本发明实施例的一方面提供了一种支持北斗时钟同步和自守时的晶体振荡器，包括：

电源模组，用于向所述晶体振荡器供电，并为DAC模组提供基准电压；

PPS输入模组，用于接收北斗时钟的PPS输入信号，增强所述PPS输入信号的信号强度与驱动能力，得到PPS_IN信号，并分别向FPGA模组和PPS测量模组输出所述PPS_IN信号；

FPGA模组，用于对所述PPS_IN信号进行实时监测；接收频率输出模组输入的第一10M信号，对所述第一10M信号分频并计数得到PPS_Pre信号，将所述PPS_Pre信号输出至PPS测量模组；接收MCU模组输入的PPS调相信号，以控制向PPS输出模组输出的第一PPS_OUT信号与所述PPS_IN信号的同相位；

PPS输出模组，用于接收所述第一PPS_OUT信号，增强所述第一PPS_OUT信号的信号强度与驱动能力，并向所述晶体振荡器的外接设备输出所述第一PPS_OUT信号；

PPS测量模组，用于接收所述PPS_Pre信号与所述PPS_IN信号，实时测量所述PPS_Pre信号与所述PPS_IN信号之间的时间偏差，并通过SPI通信将所述时间偏差发送至MCU模组；

MCU模组，用于接收所述时间偏差，以计算调整权值，并通过SPI通信将所述调整权值下发到DAC模组；通过Uart和GPIO将实时监测所述PPS_Pre信号得到的信号状态信息输出到输出模组；

DAC模组，用于接收所述基准电源；接收所述调整权值，以调整VCO管脚的VCO电压，并输出至晶振模组；

晶振模组，用于接收所述VCO电压，以调整向频率输出模组输出的第二10M信号；

频率输出模组，用于接收所述第二10M信号，增强所述第二10M信号的信号强度与驱动能力，得到第二PPS_OUT信号；向所述晶体振荡器的外接设备输出所述第二PPS_OUT信号，向FPGA模组输出的第二PPS_OUT信号作为所述第一10M信号；

输出模组，用于接收MCU模组输出的所述信号状态信息，以确定所述PPS输入信号的输入状态与相位状态，并确定所述晶体振荡器的工作状态与输出偏差。

优选地，所述PPS输入模组，还用于接收其它时钟设备输入的外部PPS输入信号。