[发明专利]一种星载设备间时频信号的高精度传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种星载设备间时标信号和频率信号的高精度传输方法。 

背景技术

目前，在电子设备之间，频率基准信号传输一般采用正弦波信号传输，时标信号传输（如1PPS信号）一般按B（DC）码电气接口标准，通过V.11平衡双流接口电路传输，传输时延稳定性差，导致传输后带来的时钟精度降低，时频传输精度一般只能保证优于10ns。2008年《时间频率学报》V31（2）的“光纤时间传输与相位补偿”一文描述了利用光纤进行传输时间和频率信号，可获得较高的精度，但是这种方法很复杂，不适于卫星设备间使用。 

随着导航卫星载荷技术的发展，星上信号处理复杂度增大，信号处理设备增加，需要多台设备协同完成整个有效载荷所承担的任务，就需要在多台设备间进行时频信号的传输，但是采用传统的方法，传输精度受限，不能满足需求。从一些文献看到的国外导航卫星星上与时频相关的处理设备一般集成于一台设备中，不存在类似问题。另外，长寿命星载处理设备一般要求具有单独冷备份设备，然而，目前没有一种适于具有冷备份的设备间进行时标和频率信号的高稳定传输方法。国内公开发表文章《电讯技术》在2007年V47（6）“高可靠性数据传输系统LVDS交叉备份方法”文中以一种高可靠数据传输系统为例，详细阐述了采用LVDS电平标准的交叉备份方案，文中提出的接口电路设计结构与本发明的接口电路设计结构有本质不同：该文中提出在TTL端交叉备份的方式实现交叉接口的方法，该方法存在的局限性在于设备1的主份和备份必须嵌入在同一台产品中，否则会使设备间需要传输TTL电平信号而导致抗共模干扰 能力差且阻抗失配严重而导致信号传输相位恶化，设备1内部还必须设计有独立于主份和备份的公用母板，接口复杂度大，这些约束导致设备1复杂化，主份和备份耦合，不利于工程产品模块化。而本发明提出的方法是在LVDS端交叉备份的方式，由于独特的接口电路设计，具有接口信号的传输阻抗匹配性好，信号传输抖动和偏移小，故障隔离特能好，设备的主份和备份都可以是距离布局较远的独立产品，利于工程产品模块化等优点。另外，该文提出的方案与本发明解决的问题不同，该文解决的问题是高可靠数据传输问题，而本发明解决的问题是主份、备份独立且在设备间高精度地传输时频信号，保证时频信号传输的稳定性优于0.5ns。 

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对现有技术的不足，提供了一种用于星载设备之间，时标信号和基准频率信号的高稳定时延传输方法和接口电路，保证了各星载处理设备在统一的时频基准的基础上，实现协同处理任务。 

本发明的技术解决方案是：一种星载设备间时频信号的高精度传输方法，包括以下步骤： 

（1）在设备1中将基准频率信号f1正弦信号首先通过正弦波转方波电路转换为基准频率信号f1方波信号，提供设备1的应用电路作为工作钟使用，并通过自动交叉备份型低压差分（LVDS）接口电路传输给设备2使用；所述低压差分信号电平特性适应TIA/EIA-644标准；（其中LVDS是国际上定义的一种电接口标准TIA/EIA-644,是公知标准，其正信号和负信号的电平大约为1.2V或1.4V，压差低约为340mv） 

（2）在设备1中利用基准频率信号f1方波信号通过时标生成电路分频产生时标方波信号，提供设备2的应用电路作为时标参考信号使用，并通过自动 交叉备份型低压差分（LVDS）接口电路传输给设备2使用； 

所述设备1包括设备1的主份1A和备份1B，设备2包括设备2的主份2A和备份2B；设备1的主份1A和备份1B互为冷备份；设备2的主份2A和备份2B互为冷备份； 

所述自动交叉冷备份型低压差分（LVDS）接口电路包括设备1主份1A和备份1B内的发送端驱动电路、设备间的交叉连接电缆和设备2的主份2A和备份2B内的接收端接收电路组成，设备1的主份1A中LVDS驱动器1的主份输出端通过连接器和电缆连接到设备2的主份2A的LVDS接收器输入端连接器，设备1的主份1A中LVDS驱动器1的主份输出端通过连接器和电缆连接到设备1的备份1B的LVDS驱动器2的备份输出端连接器；同样，设备1的备份1B中LVDS驱动器1的主份输出端通过连接器和电缆连接到设备2的备份2B的LVDS接收器输入端连接器，设备1的备份1B中LVDS驱动器1的主份输出端通过连接器和电缆连接到设备1的主份1A的LVDS驱动器2的备份输出端连接器。 

所述的基准频率信号f1方波信号和时标方波信号的在设备间传输均转换为低压差分信号传输。 

所述的基准频率信号f1方波信号和时标方波信号的生成在同一设备或在不同设备生成。