[发明专利]本地高精度时间频率实时综合装置

说明书

本发明提供了一种本地高精度时间频率实时综合装置，包括双混频时差测量单元、数据采集存储单元、处理单元、控制单元和晶振单元。该装置具有输出频率信号精确、稳定，装置可靠性高等诸多优点。

技术领域

本发明涉及一种本地高精度时间频率实时综合装置，属于时间频率技术领域。

背景技术

目前的高精度时间频率输出装置，是利用原子钟的原子、分子能级差为基准信号，来校准晶体振荡器，以使其输出标准频率信号。它利用原子能级跃迁产生的信号，通过光电转化、信号处理后获得用来修正晶振的负反馈纠偏信号，使其输出稳恒振荡频率，用来精确计算时间。

由于不同的原子钟的频率稳定度和准确度均有不确定性偏差，这将影响时间频率信号的性能。

此外，目前已知的设备中，时间频率稳定度控制普遍较差，在实际使用中，尤其是对时间频率要求较高的使用环境下，带来较大的偏差，阻碍相关技术的发展。

随着科技的发展，在一些领域，现有的时间频率精度与稳定度已不能满足使用要求，亟需研究一种更加稳定、精确的时间频率输出装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，通过对多台原子钟频率的综合运用计算，进而控制晶振单元，输出更加稳定、准确的频率信号，从而完成了本发明。

一方面，本发明提供了一种本地高精度时间频率实时综合装置，其特征在于，包括双混频时差测量单元、数据采集存储单元、处理单元、控制单元和晶振单元。

所述双混频时差测量单元能够接收多个原子钟频率信号，并对原子钟频率信号进行测量，

所述双混频时差测量单元能够测量晶振单元的频率信号输出，

所述数据采集存储单元，用于获取双混频时差测量单元测量的结果，并将测量结果存储，形成当前和历史数据，

所述控制单元可以通过改变晶振电压的方式对晶振单元进行调整。

双混频时差测量单元对原子钟频率信号进行测量时，可以选用1MHz～200MHz中的一个或多个频点进行测量，优选采用5MHz、10MHz和/或100MHz中的一个或多个频点进行测量。

所述双混频时差测量单元还具有混频器，所述混频器能够在频率信号相位差不变的情况下，将原子钟频率信号和晶振单元频率信号由高频混频滤波到低频，优选地，混频后的频率为100Hz～10kHz。

所述处理单元，其获取数据采集存储单元中的当前数据，并依据当前数据进行综合处理，得到更加稳定、精确的频率偏差控制量。获取数据采集存储单元中的历史数据，计算各原子钟的频率稳定度，并根据频率稳定度调整各原子钟的频率稳定度权重值。

所述综合多台原子钟的频率准确度，为根据频率差当前数据和准确度权重进行处理，

所述准确度权重为根据各原子钟的输出信号的准确程度得出，

所述稳定度权重为根据各原子钟的输出信号的稳定程度得出。

当原子钟输出的频率与标称频率偏差越小，则其相对准确度A越高，

且

其中n表示原子钟的个数，A_i表示第i个原子钟相对于标称值的准确度，表示第i个原子钟的准确度相对权重，根据本发明，准确度权重为

当原子钟连续输出的频率相同度越高，则其稳定度σ越高，

且其中n表示原子钟的个数，σ_i表示第i个原子钟的稳定度，根据原子钟相对标称值的相对频率偏差在历史时间内的阿伦偏差得到，所述历史时间为1小时～1个月，为第i个原子的钟稳定度相对权重，根据本发明，稳定度权重为