[实用新型]一种脉冲信号时差测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于信号时差测量技术领域，尤其涉及一种高精度时钟脉冲信号的时差测量装置。

背景技术

高精度时钟同步是5G网络、万物互联网络、卫星导航系统实现高精度定位的基础。实现高精度时钟同步需要实现各个节点之间时钟差的高精度测量。脉冲信号时差测量技术提供了一种能够满足时差高精度测量的方法，是高精度时钟同步的重要决定因素。

脉冲信号时差是指两路脉冲信号到达观测点的时间之差。传统方法采用直接计数、电容积分、时间内插技术等。直接计数法通过在一个时钟下工作的高速翻转器工作，动态范围由计数器计数范围决定，时钟频率和稳定性决定时间分辨率，可以实现大动态范围测量但难以实现高精度测量。电容积分法将精确时间转换为电容电压值，利用电容放电后的电压变化量来测量电容放电时间，该技术受电容质量影响难以测量动态范围较大的时间。时间内插技术采用几个延时单元组成延迟线，利用目标脉冲信号沿延迟线传播的信息进行时间测量，但由于内插时间比较长的情况下需要较长延迟线，难以保证精确测量。因此，如何精确地测量脉冲时差成为了高精度时钟同步过程中亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供了一种高精度脉冲时差测量装置，可提高信号时差计数周期的精度并引入鉴相技术获取不足一计数周期的时差，解决现有技术中信号时间较长时难以高精度测试时差的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种脉冲信号时差测量装置，包括：

信号处理模块，用于将输入的第一信号和第二信号处理为相同周期相同延时的第一高频正弦观测量信号和第二高频正弦观测量信号；

参考时钟模块，用于获得与所述第一高频正弦观测量信号和第二高频正弦观测量信号相同周期的参考时钟信号；

计数模块，与所述信号处理模块和参考时钟模块相连，用于获取第一信号到达时开始计数到第二信号到达时结束计数之间的计数个数；

鉴相测量模块，用于将输入的第一高频正弦观测量信号和第二高频正弦观测量信号分别与参考时钟信号鉴相输出两个相对的相位差并转换为数字信号；

计算模块，与所述鉴相测量模块和计数模块相连，用于计算第一信号和第二信号的时间差并输出；

复位模块，与所述计算模块、计数模块及信号处理模块相连，用于使所述脉冲信号时差测量装置恢复到初始状态。

为了获得高频正弦信号以提高信号时差计数周期的精度，进一步地，所述信号处理模块包括：

窄脉冲产生模块，用于将输入的第一信号和第二信号处理为脉冲宽度为Δτ的第一窄脉冲信号和第二窄脉冲信号；

高频正弦信号产生模块，用于将所述第一窄脉冲信号和第二窄脉冲信号处理为第一高频正弦观测量信号和第二高频正弦观测量信号。

为了减少信号处理过程中延时所产生的误差，采用延时误差为亚皮秒级的光电信号处理器进行延时处理，进一步地，所述窄脉冲产生模块，包括直调激光驱动器、光分路器、延时时间差为Δτ的两路光纤延迟线、光电探测器和微波异或门。

为了获得第一高频正弦观测量信号和第二高频观测量信号且信号的周期能与现有的时钟周期一致，进一步地，所述高频正弦信号产生模块，包括用来产生周期脉冲信号的环形振荡器、用来降频的分频器和用来生成高频正弦观测量信号的带通滤波器，所述环形振荡器的门电路的延时值为Δτ。

为了获得与所述第一高频正弦观测量信号和第二高频正弦观测量信号相同周期的计数时钟，所述参考时钟模块包括参考时钟和用于倍频的锁相环。

所述鉴相测量模块包括鉴相器和模数转换器。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：采用光信号和电信号处理技术将两路输入信号处理为两路高频正弦观测量信号与参考时钟分别鉴相以获得不足一计数周期的时差，采用与高频正弦观测量信号相同周期的计数时钟进行整数倍周期的计时，提高了信号时差计数周期的精度。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是一种脉冲信号时差测量装置和方法的流程框图；

图2是一种脉冲信号时差测量装置和方法的原理图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1、图2对本实用新型作详细说明。

一种脉冲信号时差测量装置，包括：