[实用新型]基于GPS与恒温晶振的时钟源装置

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及同步控制技术领域，具体为一种基于GPS与恒温晶振的时钟源装置。 

(二)背景技术

瞬变电磁探测法是地质探测的一种有效方法，特别适用于矿类物质勘探、地下水勘探、地下空洞探测等方面。根据时间域瞬变电磁法原理，接收机接收的是发射机断电后由地下地质体产生的纯二次场，这就要求接收机和发射机必须严格同步，且同步误差至少小于1μs，如此苛刻的同步精度正是瞬变电磁探测系统的关键技术之一。由于发射机与接收机在空间上是分离的，这就需要为瞬变电磁测量系统专门设计发射机与接收机的同步控制器。 

目前国内外瞬变电磁探测系统实现发射机和接收机同步的方法主要为三种：有线连接同步，无线通讯同步和高精度石英钟同步。这三种同步方法都有较大的弊端，有线同步在发射机与接收机相距较近时是一种经济有效的同步技术，但当发射机与接收机相距较远时，难以采用有线同步；无线通讯同步不受发射机与接收机距离的影响，是一种比较常用的方法，但易受外界环境因素干扰；高精度石英钟同步方法可靠有效，但高精度石英钟价格昂贵且预同步时间较长。 

(三)实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于GPS与恒温晶振的时钟源装置，配有GPS接收机和恒温晶体振荡器，二者配合，提高同步的精度和稳定性。 

本实用新型设计的基于GPS与恒温晶振的时钟源装置，包括恒温晶振模块和主控模块，还包括GPS模块、窄化电路模块及从控模块。主控模块连接从控模块，GPS模块输出的两路信号一路接入主控模块、另一路经窄化电路 模块接入从控模块，恒温晶振模块接入从控模块。主控模块接收的GPS信息在显示模块上显示，并依此确认GPS定位有效。 

主控模块为单片机控制器，接有显示模块和按键模块，由按键模块输入用户所需的频率值，在显示模块显示GPS的定位信息、当前输出频率以及电池电量等信息。 

GPS(GPS为Global Positioning System的缩写，即全球定位系统)模块为GPS接收机，接收卫星的两路秒脉冲授时信号。该秒脉冲信号与国际标准时间UTC同步，不存在累积误差，用于对从控模块的分频子模块定时复位，定时消除恒温晶振的累积误差，使之也与国际标准时间UTC同步。 

所述恒温晶振模块为恒温晶体振荡器。恒温晶振模块的恒温晶体振荡器有相位电压调节端口，接电位器，调节其相位电压。 

恒温晶振模块产生的频率信号直接接入从控模块，进行N次分频，输出用户所需的同步的不同频率信号，使多台设备同步工作。 

窄化电路模块将GPS模块输出的秒脉冲信号进行窄化处理；将GPS秒脉冲信号100ms的方波信号变为固定宽度达到200ns的窄脉冲，以供从控模块的分频子模块使用。 

从控模块的主芯片为CPLD(Complex Programmable Logic Device的缩写，即复杂可编程逻辑器件控制器)芯片。从控模块包括分频子模块和程控频率产生子模块。程控频率产生子模块首先根据主控模块传送来的用户频率选择信号判断恒温晶振模块输入的频率信号分频次数，且根据GPS秒脉冲信号定时对分频子模块进行复位，使之与国际标准时间同步。 

从控模块还接有双极性信号变换模块，按需要输出双极性波信号。 

恒温晶振模块还接有晶振自调整模块，当GPS模块定位无效状态下，由恒温晶振模块产生秒脉冲信号来代替GPS信号，保持高精度输出。晶振自调整模块每1～2小时对恒温晶体振荡器进行一次复位调整，以避免恒温晶体振荡器本身存在的累积误差对本时钟装置精度的影响。 

本实用新型提供的基于GPS与恒温晶振的时钟源装置使用时，先对恒温晶振模块的恒温晶体振荡器进行相位电压定标，调节恒温晶振模块的恒温晶 体振荡器相位电压调节端口所接的电位器，使2台时钟装置的恒温晶体振荡器相位误差小于1μs；GPS模块由卫星接收授时信号，将GPS秒脉冲信号送入主控模块和窄化电路模块；由按键模块向主控模块输入选择的频率信号；窄化电路模块将GPS秒脉冲信号进行窄化处理，并输出到从控模块；恒温晶振模块输出10MHZ时钟频率信号到从控模块；从控模块对GPS秒脉冲信号进行计数每检测到8个秒脉冲则对分频模块执行一次复位操作，每8秒对钟复位一次，即可准确产生小于1Hz的频率信号。主控模块将频率选择信号输入到从控模块；从控模块对秒脉冲信号、恒温晶振时钟信号和主控模块提供的频率选择信号进行处理，输出需要的频率信号。