[发明专利]一种基于实时跟踪技术的原子钟平稳切换系统

摘要

一种基于实时跟踪技术的原子钟平稳切换系统，涉及卫星星载原子钟时频生成与保持技术领域；包括双混频时差电路、FPGA模块、频综电路、电子开关和模拟锁相环；其中FPGA模块包括DDS模块、相差测量模块、无限脉冲响应数字滤波器模块和故障检测模块；以DDS模块和双混频时差电路为基础，通过下变频提高主备相差的测量精度；FPGA模块实现主备钟相差的高精度测量，并通过无限脉冲响应数字滤波器对误差信号进行滤波和提纯，得到频率控制微调DDS的频率控制字；本发明不需要分时测量频率和相位，通过实时跟踪算法保证跟踪周期与测量周期相等，确保切换前后频率和相位跳变指标。

主权项

一种基于实时跟踪技术的原子钟平稳切换系统，其特征在于：包括双混频时差电路、FPGA模块、频综电路、电子开关和模拟锁相环；其中FPGA模块包括DDS模块、相差测量模块、无限脉冲响应数字滤波器模块和故障检测模块；DDS模块：接收无限脉冲响应数字滤波器模块传来的频率控制信号；接收外部传来的原子钟主路信号，将原子钟主路信号进行数字频率合成处理生成主路数字信号，在频率控制信号的作用下，主路数字信号为频率可调主路数字信号；将频率可调主路数字信号发送至频综电路；接收外部传来的原子钟备路信号，将原子钟备路信号进行数字频率合成处理生成备路数字信号，在频率控制信号的作用下，备路数字信号为频率可调备路数字信号；将频率可调备路数字信号发送至频综电路；频综电路：接收DDS模块传来的频率可调主路数字信号，将频率可调主路数字信号进行数模转换处理生成主路模拟信号，再将主路模拟信号进行混频处理生成两路主路混频信号，并将其中一路主路混频信号发送至电子开关，将另一路主路混频信号发送至双混频时差电路；接收DDS模块传来的频率可调备路数字信号，将频率可调备路数字信号进行数模转换处理生成备路模拟信号，再将备路模拟信号进行混频处理生成两路备路混频信号，并将其中一路备路混频信号发送至电子开关，将另一路备路混频信号发送至双混频时差电路；双混频时差电路：接收频综电路传来的主路混频信号，将主路混频信号进行混频处理生成主路检测信号，将主路检测信号依次进行低通滤波和整形处理，生成两路处理后主路检测信号，并将其中一路处理后主路检测信号发送至相差测量模块，将另一路处理后主路检测信号发送至故障检测模块；接收频综电路传来的备路混频信号，将备路混频信号进行混频处理生成备路检测信号，将备路检测信号依次进行低通滤波和整形处理，生成两路处理后备路检测信号，并将其中一路处理后备路检测信号发送至相差测量模块，将另一路处理后备路检测信号发送至故障检测模块；相差测量模块：接收双混频时差电路传来的处理后主路检测信号和处理后备路检测信号，利用FPGA内的高频时钟，以处理后主路检测信号为开门信号，以处理后备路检测信号为关门信号，测量得到主时钟和备时钟的相差值，并将相差值输出至无限脉冲响应数字滤波器模块；无限脉冲响应数字滤波器模块：接收相差测量模块传来的相差值，对相差值进行滤波处理，生成频率控制信号，并将频率控制信号发送至DDS模块；故障检测模块：接收双混频时差电路传来的处理后主路检测信号和处理后备路检测信号，分别测量处理后主路检测信号和处理后备路检测信号是否发生跳频跳相，当检测到主路检测信号或处理后备路检测信号发生跳频跳相后，生成切换控制信号，并将切换控制信号输出至电子开关；电子开关：接收频综电路传来的主路混频信号和备路混频信号；接收故障检测模块传来的切换控制信号；根据切换控制信号选择主路混频信号或备路混频信号的其中一路输出到模拟锁相环；模拟锁相环：接收电子开关传来的主路混频信号或备路混频信号，将主路混频信号或备路混频信号依次进行信号鉴相、滤波处理，生成整机的输出信号。