[发明专利]一种基于差拍数字化频率测量的多参考钟切换装置及方法

说明书

本发明涉及了一种基于差拍数字化频率测量的多参考钟切换装置，所述装置包括：n+1个混频器、模数转换器、计算机、数模转换器、压控晶振和数字频率信号合成器；本发明直接基于差拍数字化频率测量技术获取每个原子钟通道的数字差拍信号，基于计算机选取最稳定的数字差拍信号作为主用参考信号，通过主用参考信号和反馈信号的差值直接对压控晶振进行调整，无需任何的切换开关，克服了因脉冲或频率转换开关存在切换时延造成的输出中断的技术缺陷，并简化了切换装置的结构，降低现有的主钟切换系统的复杂性。而且实现了压控晶振的输出仅与输入设备中最稳定的信号有关，不受其他信号的影响，提高了输出信号的频率稳定度。

技术领域

本发明涉及通信时钟切换技术领域，特别是涉及一种基于差拍数字化频率测量的多参考钟切换装置及方法。

背景技术

如图1所示，现有的主钟切换方法主要工作原理是建立主用和备用两套结构完全相同的设备，由至少两台原子钟、相位微调仪、时间间隔计数器、脉冲转换开关和频率转换开关组成，主用和备用信号分别经相位微调仪后同时接入时间间隔计数器设备和转换开关，由转换开关的输出最终使用信号。其中时间间隔计数器用于实时监视主用和备用信号的时差，时差值反馈给备份主钟对应的相位微调仪，调节备用信号，使其与主用信号的相位差和频率差保持在一定阈值范围内，当主用信号被检测到异常时，使用转换开关设备切换输出到备用设备上，尽可能保持输出信号的连续性。具体如下技术缺陷：

主备信号切换发生时，输出信号因脉冲或频率转换开关存在切换时延，输出存在约0.1ns(该值与转换开关性能有关，当前典型设备的性能为0.1ns)的中断；

受时间间隔计数器测量分辨率和备路信号控制策略影响，主备信号之间存在亚纳秒量级的时差，切换将导致亚纳秒的相位跳变；

系统除了作为输入的原子钟(主钟或备份主钟)外，须由两台相位微调仪、时间间隔计数器、转换开关和工控机等至少五台设备组成，系统复杂度较本发明更高，系统越复杂，可靠性越难保障，且成本更高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于差拍数字化频率测量的多参考钟切换装置及方法，以克服因脉冲或频率转换开关存在切换时延造成的输出中断的技术缺陷，提高输出信号的频率稳定度，并简化切换装置的结构，降低现有的主钟切换系统的复杂性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于差拍数字化频率测量的多参考钟切换装置，所述装置包括：n+1个混频器、模数转换器、计算机、数模转换器、压控晶振和数字频率信号合成器；

前n个所述混频器的第一输入端分别与n个原子钟连接，第n+1个所述混频器的第一输入端与压控晶振的信号输出端连接；

n+1个所述混频器的第二输入端分别与所述数字频率信号合成器的输出端连接，n+1个所述混频器的输出端分别与所述模数转换器的输入端连接，所述模数转换器的输出端与所述计算机的输入端连接，所述计算机的输出端与所述数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述压控晶振的驱动端连接；

所述计算机用于确定模数转换器输出的前n个通道的数字差拍信号中的最稳定的数字差拍信号作为当前调整周期的主用参考信号，并根据当前调整周期的主用参考信号和第n+1个通道的数字差拍信号生成当前调整周期的频率调整量，输出给所述数模转换器，以产生所述压控晶振的驱动信号。

一种基于差拍数字化频率测量的多参考钟切换方法，所述方法包括如下步骤：

获取n个原子钟输出的频率信号与数字频率信号合成器输出的参考信号混频，并经模数转换器转换后输出的前n个通道的数字差拍信号，作为n个输入信号；

获取压控晶振的输出信号与数字频率信号合成器输出的参考信号混频，并经模数转换器转换后输出的第n+1个通道的数字差拍信号，作为反馈信号；