[发明专利]高精度时钟分发和相位自动补偿系统及其相位调节方法

摘要

本发明公开了一种高精度时钟分发和相位自动补偿系统及其相位调节方法，该系统包括时钟分发模块Master和多个前端电子学节点Slave，Master采用光纤将时钟分发给多个Slave，其中Master通过光纤将时钟发送到Slave，Slave接收到时钟后通过光纤将时钟重新传回到Master，Master对时钟的往返时间之和进行动态测量得到时钟的上下行延时，并将测量结果发送到Slave，Slave根据测量结果对接收到的时钟进行动态相位调节，使Slave与Master保持相位同步。利用本发明，提高了相位同步精度，减少了温度变化造成的调相误差。

主权项

一种高精度时钟分发和相位自动补偿系统，该系统包括时钟分发模块Master和多个前端电子学节点Slave，Master采用光纤将时钟分发给多个Slave，Master通过光纤将时钟发送到Slave，Slave接收到时钟后通过光纤将时钟重新传回到Master，Master对时钟的往返时间之和进行动态测量得到时钟的上下行延时，采用数字双混频鉴相器配合计数器来实现，其中计数器测量整周期部分，为粗时间；超出部分采用数字双混频鉴相器进行测量，为细时间，两者结合即得到精确时间；然后将测量结果发送到Slave，Slave根据测量结果对接收到的时钟进行动态相位调节，使Slave与Master保持相位同步；每个Slave具有相位粗调单元和相位细调单元，Slave采用相位粗调和相位细调对接收到的时钟进行动态相位调节；所述相位粗调单元基于精确时钟同步协议来实现；所述相位细调单元采用现场可编程门阵列锁相环FPGA PLL实现；其特征在于，采用延迟增量算法计算相位调节值；时钟通过光纤从Master传输到Slave，然后再从Slave返回Master，测量时钟的往返时间之和即得到时钟的上下行延时；其中，延时增量算法通过研究上下行延时相对某参考温度下的增量值的变化，测得上下行延时的增量的比例系数，按此比例系数结合往返延时的动态测量结果，在不需要温度传感电路的情况下实现实时的高精度相位补偿；所述采用相位粗调和相位细调对时钟进行动态相位调节；包括：相位细调采用FPGA PLL组成对称结构进行相位调节，Slave接收到时钟后，使用FPGA PLL进行相位调节得到系统时钟，该系统时钟发送到Master之前再经过一次FPGA PLL相位调节，两个FPGA PLL相位调节采用的调相值相同，保持对称；保证电子学的上下性延时增量比例近似为1:1，简化增量延时方法的计算过程。