CN103346852A - 一种提供基准时钟信号的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提供基准时钟信号的装置，属于数字时钟领域。装置包括：包括用于提供原子钟基准时钟信号的原子钟输出模块，所述装置还包括：用于提供本地基准时钟信号的本地时钟输出模块；以及用于从至少两个时钟输出模块中，选择一个时钟输出模块提供的信号作为基准时钟信号，并输出所述基准时钟信号的基准时钟输出模块，所述至少两个时钟输出模块包括所述原子钟输出模块和所述本地时钟输出模块；所述原子钟基准时钟信号和所述本地基准时钟信号均为设定频率；所述基准时钟输出模块分别与所述原子钟输出模块和所述本地时钟输出模块连接。本发明能使基准时钟信号持续输出。
Description
技术领域
本发明涉及数字时钟领域，特别涉及一种提供基准时钟信号的装置。
背景技术
随着SDH（Synchronous Digital Hierarchy，数字同步体系）的推进，时间中心可以通过时间网络将其提供的基准时钟信号（例如国家授时中心维护的UTC（Coordinated Universal Time，世界标准时间））发布到各个基准时钟信号应用点（例如时间频率实验室和时频***中各个应用点）。各个基准时钟信号应用点采用基准时钟信号作为参考基准时间。此外，除了时间网络提供的基准时钟信号外，各个基准时钟信号应用点还可以采用本地基准时钟信号，例如高频晶振信号，作为基准时钟信号。
各个基准时钟信号应用点通过基准时钟信号的获取装置得到需要的基准时钟信号。现有的基准时钟信号的获取装置包括外部时钟信号的获取装置，例如GPS（Global Positioning System，全球定位***）卫星信号获取装置：用于获取GPS卫星信号并将其提供给基准时钟信号应用点。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：现有基准时钟信号的获取装置只能提供单一的基准时钟信号，例如GPS卫星信号的获取装置仅提供GPS卫星信号，若GPS卫星信号出现干扰波动，该获取装置将不能提供持续的基准时钟信号，可能影响基准时钟信号应用点的运转。且单一的基准时钟信号，不能满足基准时钟信号应用点在不同应用场合需要采用不同基准时钟信号的需求。
发明内容
为了提供持续的基准时钟信号，并满足基准时钟信号应用点在不同应用场合采用不同基准时钟信号的需求，本发明实施例提供了一种提供基准时钟信号的装置。所述技术方案如下：
一种提供基准时钟信号的装置，所述装置包括：用于提供原子钟基准时钟信号的原子钟输出模块，所述装置还包括：
用于提供本地基准时钟信号的本地时钟输出模块；以及
用于从至少两个时钟输出模块中，选择一个时钟输出模块提供的信号作为基准时钟信号，并输出所述基准时钟信号的基准时钟输出模块，所述至少两个时钟输出模块包括所述原子钟输出模块和所述本地时钟输出模块；
所述原子钟基准时钟信号和所述本地基准时钟信号均为设定频率；所述基准时钟输出模块分别与所述原子钟输出模块和所述本地时钟输出模块连接。
可选地，所述装置还包括：
用于提供外部基准时钟信号的外部时钟输出模块，所述外部基准时钟信号为所述设定频率；
所述基准时钟输出模块包括：
处理器和用于在所述处理器的控制下，输出基准时钟信号的选择器，所述选择器包括控制端、三个输入端和一个用于输出所述基准时钟信号的输出端，所述三个输入端分别与所述原子钟输出模块、所述本地时钟输出模块和所述外部时钟输出模块连接；
所述基准时钟信号为所述三个输入端中的一个输入端输入的信号。
优选地，所述原子钟输出模块包括：
用于提供原子钟信号的原子钟；
用于将所述原子钟提供的原子钟信号分频，得到原子钟秒脉冲信号的第一秒脉冲产生单元；
用于接收GPS秒脉冲信号的GPS接收单元；
用于对所述第一秒脉冲产生单元得到的原子钟秒脉冲信号和所述GPS接收单元接收的GPS秒脉冲信号进行相差测量，得到测量结果的第一比相单元；以及
用于根据所述第一比相单元得到的测量结果，对所述原子钟提供的原子钟信号进行相位调整，并输出调整后的原子钟信号的第一处理单元；
所述第一处理单元输出的调整后的原子钟信号为所述设定频率，所述原子钟分别与所述第一秒脉冲产生单元和所述第一处理单元连接，所述第一比相单元分别与所述第一秒脉冲产生单元、所述GPS接收单元和所述第一处理单元连接。
可选地，所述原子钟输出模块还包括：
用于对所述外部时钟输出模块提供的外部基准时钟信号进行分频，得到外部时钟秒脉冲信号的第二秒脉冲产生单元；
用于对所述第一秒脉冲产生单元得到的原子钟秒脉冲信号和所述第二秒脉冲产生单元得到的外部时钟秒脉冲信号进行相差测量，得到测量结果的第二比相单元；以及
用于根据所述第二比相单元得到的测量结果，对所述原子钟提供的原子钟信号进行相位调整，并输出调整后的原子钟信号的第二处理单元；
所述第二处理单元输出的调整后的原子信号为所述设定频率，所述第二秒脉冲产生单元与所述外部时钟输出模块连接，所述第二比相单元分别与所述第一秒脉冲产生单元、所述第二秒脉冲产生单元和所述第二处理单元连接，所述原子钟与所述第二处理单元连接。
优选地，所述本地时钟输出模块包括：
用于提供本地时钟信号的本地时钟产生单元；
用于将所述本地时钟产生单元提供的本地时钟信号分频，得到本地秒脉冲信号的第三秒脉冲产生单元；
用于对所述第三秒脉冲产生单元得到的所述本地秒脉冲信号与所述第一秒脉冲产生单元得到的原子钟秒脉冲信号进行相差测量，得到测量结果的第三比相单元；以及
用于根据所述第三比相单元得到的测量结果，对所述本地时钟产生单元提供的本地时钟信号进行相位调整，并输出调整后的本地时钟信号的第三处理单元；
所述第三处理单元输出的调整后的本地时钟信号为所述设定频率，所述本地时钟产生单元分别与所述第三秒脉冲产生单元和所述第三处理单元连接，所述第三比相单元分别与所述第一秒脉冲产生单元、所述第三秒脉冲产生单元和所述第三处理单元连接。
优选地，所述外部时钟输出模块包括：
用于接收外部时钟信号，并以所述本地时钟产生单元提供的本地时钟信号为参考时钟信号，测量所述外部时钟信号的频率的计数器；
用于比较所述计数器测量的所述外部时钟信号的频率与所述设定频率，得到比较结果，并根据所述比较结果产生控制信号的第四处理单元；以及
用于根据所述第四处理单元产生的所述控制信号，将所述外部时钟信号的频率调整为所述设定频率，并输出调整为所述设定频率的外部时钟信号的信号发生单元；
所述四处理单元分别与所述计数器和所述信号发生单元连接。
优选地，所述原子钟为铷原子钟。
优选地，所述本地时钟产生单元为压控晶体振荡器。
优选地，所述设定频率为10MHz。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过基准时钟输出模块将本地时钟输出模块输出的设定频率的本地基准时钟信号或原子钟输出模块提供的设定频率的原子钟基准时钟信号作为基准时钟信号，并输出设定频率的基准时钟信号，一方面，能够选择输出本地基准时钟信号或原子钟基准时钟信号任何一种，满足基准时钟信号应用点的不同需求；另一方面，能够当本地基准时钟信号或原子钟基准时钟信号两者之一出现问题时，选择输出另一者，使基准时钟信号持续输出，从而使基准时钟信号应用点正常运转。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种提供基准时钟信号的装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的又一种提供基准时钟信号的装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的再一种提供基准时钟信号的装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种提供基准时钟信号的装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
在本发明实施例中，本地时钟提供本地时钟信号，本地时钟包括但不限于原子钟和晶体振荡器。外部时钟提供外部时钟信号，外部时钟包括但不限于备份的本地时钟，通常称为本地参考源。
实施例一
本发明实施例提供了一种提供基准时钟信号的装置，参见图1和图2，该装置包括：用于提供原子钟基准时钟信号的原子钟输出模块101。该装置还包括：
用于提供本地基准时钟信号的本地时钟输出模块102；以及，用于从至少两个时钟输出模块中，选择一个时钟输出模块提供的信号作为基准时钟信号，并输出该基准时钟信号的基准时钟输出模块103。前述至少两个时钟输出模块包括原子钟输出模块101和本地时钟输出模块102。
其中，原子钟基准时钟信号和本地基准时钟信号均为设定频率。基准时钟输出模块103分别与原子钟输出模块101和本地时钟输出模块102连接。
参见图2，原子钟输出模块101包括：
用于提供原子钟信号的原子钟1011；用于将原子钟1011提供的原子钟信号分频，得到原子钟1pps（1pulse-per-second，秒脉冲）信号的第一秒脉冲产生单元1012；用于接收GPS1pps信号的GPS接收单元1013；用于对第一秒脉冲产生单元1012得到的原子钟1pps信号和GPS接收单元1013接收的GPS1pps信号进行相差测量，得到测量结果的第一比相单元1014；以及，用于根据第一比相单元1014得到的测量结果，对原子钟1011提供的原子钟信号进行相位调整，并输出调整后的原子钟信号的第一处理单元1015。
其中，第一处理单元1015输出的调整后的原子钟信号为设定频率。原子钟1011分别与第一秒脉冲产生单元1012和第一处理单元1015连接，第一比相单元1014分别与第一秒脉冲产生单元1012、GPS接收单元1013和第一处理单元1015连接。
优选地，原子钟1012可以为铷原子钟。
具体地，原子钟输出模块101提供的原子钟基准时钟信号与GPS接收单元1013接收的接收GPS1pps信号同步，能够提高原子钟基准时钟信号的精确度。
再次参见图2，本地时钟输出模块102包括：
用于提供本地时钟信号的本地时钟产生单元1021；用于将本地时钟产生单元1021提供的本地时钟信号分频，得到本地1pps信号的第三秒脉冲产生单元1022；用于对第三秒脉冲产生单元1022得到的本地1pps信号与第一秒脉冲产生单元1012得到的原子钟1pps信号进行相差测量，得到测量结果的第三比相单元1023；以及，用于根据第三比相单元1023得到的测量结果，对本地时钟产生单元1021提供的本地时钟信号进行相位调整，并输出调整后的本地时钟信号的第三处理单元1024。
其中，第三处理单元1024输出的调整后的本地时钟信号为设定频率。本地时钟产生单元1021分别与第三秒脉冲产生单元1022和第三处理单元1024连接，第三比相单元1023分别与第一秒脉冲产生单元1012、第三秒脉冲产生单元1022和第三处理单元1024连接。
优选地，本地时钟产生单元1021可以为压控晶体振荡器，例如型号为OSA8607的恒温控制式晶体振荡器。
具体地，第一本地时钟输出模块102输出的本地基准时钟信号同步于原子钟1011产生的原子钟信号，能够提高精确度。
优选地，第一处理单元1015和第三处理单元1024可以为微处理器或微控制器。具体地，第一处理单元1015和第三处理单元1024可以为同一个微处理器或微控制器。
优选地，设定频率可以为10MHz。
本发明实施例提供的上述装置带来的有益效果是：通过基准时钟输出模块将本地时钟输出模块输出的设定频率的本地基准时钟信号或原子钟输出模块提供的设定频率的原子钟基准时钟信号作为基准时钟信号，并输出设定频率的基准时钟信号，一方面，能够选择输出本地基准时钟信号或原子钟基准时钟信号任何一种，满足基准时钟信号应用点的不同需求；另一方面，能够当本地基准时钟信号或原子钟基准时钟信号两者之一出现问题时，选择输出另一者，使基准时钟信号持续输出，从而使基准时钟信号应用点正常运转。
进一步地，原子钟输出模块输出的原子钟基准时钟信号是与GPS1pps信号同步后的时钟信号，提高了原子钟基准时钟信号的精确度；本地时钟输出模块输出本地基准时钟信号是与原子钟信号同步后的时钟信号，提供了本地基准时钟信号的精确度。
实施例二
本发明实施例提供了一种提供基准时钟信号的装置，该装置包括原子钟输出模块201、本地时钟输出模块202和基准时钟输出模块203。其中，本地时钟输出模块202包括本地时钟产生单元2021、第三秒脉冲产生单元2022、第三比相单元2023和第三处理单元2024。本地时钟输出模块202的结构与实施例一中（图1和图2所示）描述的本地时钟输出模块102的结构相同，在此省略描述，不同之处在于，（1）该装置还包括外部时钟输出模块204、（2）描述了基准时钟输出模块203的结构、以及（3）原子钟输出模块201的结构不同。
参见图3和图4，该装置还包括：用于提供外部基准时钟信号的外部时钟输出模块204。该外部基准时钟信号为设定频率。
再次参见图3和图4，基准时钟输出模块203包括：
处理器2031和用于在处理器2031的控制下，输出基准时钟信号的选择器2032。该选择器2032包括控制端C、三个输入端I和一个用于输出基准时钟信号的输出端O。三个输入端I分别与原子钟输出模块201、本地时钟输出模块202和外部时钟输出模块204连接。其中，基准时钟信号为三个输入端I中的一个输入端I输入的信号。
优选地，参见图3和图4，外部时钟输出模块204包括：
用于接收外部时钟信号（图3和图4中箭头所示），并以本地时钟产生单元2021提供的本地时钟信号为参考时钟信号，测量外部时钟信号的频率的计数器2041；用于比较计数器2041测量的外部时钟信号的频率与设定频率，得到比较结果，并根据该比较结果产生控制信号的第四处理单元2042；以及，用于根据第四处理单元2042产生的控制信号，将外部时钟信号的频率调整为设定频率，并输出调整为设定频率的外部时钟信号的信号发生单元2043。其中，第四处理单元2042分别与计数器2041和信号发生单元2043连接。
具体地，输入计数器2042的外部时钟信号包括但不限于本地参考源。
优选地，信号发生单元2043可以为DDS（Direct Digital Synthesizer，直接数字式频率合成器）。
值得说明的是，外部时钟输出模块提供的外部基准时钟信号具有以下有益效果：（1）当GPS1pps信号出现波动等不正常现象时，原子钟输出模块输出的原子钟基准时钟信号还可以与外部时钟输出模块提供的外部时钟信号进行同步，保证了原子钟输出模块输出的信号稳定；（2）在一些特殊的应用场合，例如需要基准时钟信号应用点内部短时间内的两个单位（例如A和B）时间同步，那么必须将A单位处的外部信号（相当于外部时钟输出模块提供的外部时钟信号）引入B单位处的时间***（相当于本地时钟输出模块提供的本地时钟信号）；（3）需要对本地测量仪器进行精度检测，那么就要用外部信号来做测量仪器的输入与参考进行同源自检。
参见图4，原子钟输出模块201包括原子钟2011、第一秒脉冲产生单元2012、GPS接收单元2013、第一比相单元2014和第一处理单元2015。原子钟2011、第一秒脉冲产生单元2012、GPS接收单元2013、第一比相单元2014、以及第一处理单元2015的结构与实施例一中（图1和图2所示）描述的原子钟1011、第一秒脉冲产生单元1012、GPS接收单元1013、第一比相单元1014、以及第一处理单元1015的结构相同，在此省略描述。该原子钟输出模块201还包括：
用于对外部时钟输出模块204提供的外部基准时钟信号进行分频，得到外部时钟1pps信号的第二秒脉冲产生单元2016；用于对第一秒脉冲产生单元2012得到的原子钟1pps信号和第二秒脉冲产生单元2016得到的外部时钟1pps信号进行相差测量，得到测量结果的第二比相单元2017；以及，用于根据第二比相单元2017得到的测量结果，对原子钟2011提供的原子钟信号进行相位调整，并输出调整后的原子钟信号的第二处理单元2018。
其中，第二处理单元2018输出的调整后的原子信号为设定频率。第二秒脉冲产生单元2016与外部时钟输出模块204连接，第二比相单元2017分别与第一秒脉冲产生单元2012、第二秒脉冲产生单元2016和第二处理单元2018连接，原子钟2011与第二处理单元2018连接。
优选地，第一处理单元2015、第二处理单元2018、第三处理单元2024或第四处理单元2042可以为微处理器或微控制器。具体地，第一处理单元2015、第二处理单元2018、第三处理单元2024和第四处理单元2042可以与处理器2031为同一个处理器。
优选地，设定频率可以为10MHz。
本发明实施例提供的上述装置带来的有益效果是：通过基准时钟输出模块将本地时钟输出模块输出的设定频率的本地基准时钟信号或原子钟输出模块提供的设定频率的原子钟基准时钟信号作为基准时钟信号，并输出设定频率的基准时钟信号，一方面，能够选择输出本地基准时钟信号或原子钟基准时钟信号任何一种，满足基准时钟信号应用点的不同需求；另一方面，能够当本地基准时钟信号或原子钟基准时钟信号两者之一出现问题时，选择输出另一者，使基准时钟信号持续输出，从而使基准时钟信号应用点正常运转。
进一步地，原子钟输出模块输出的原子钟基准时钟信号是与GPS1pps信号同步后的时钟信号，提高了原子钟基准时钟信号的精确度；本地时钟输出模块输出本地基准时钟信号是与原子钟信号同步后的时钟信号，提供了本地基准时钟信号的精确度。
更进一步地，基准时钟输出模块还可以将本地时钟输出模块输出的设定频率的本地基准时钟信号、原子钟输出模块提供的设定频率的原子钟基准时钟信号、或外部时钟输出模块提供的外部基准时钟信号作为基准时钟信号，并输出设定频率的基准时钟信号，能够选择三种基准时钟信号任何一种输出，使基准时钟信号应用点能够选择的基准时钟信号的范围更大，同时，更大限度地保证持续输出基准时钟信号。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种提供基准时钟信号的装置，包括用于提供原子钟基准时钟信号的原子钟输出模块，其特征在于，所述装置还包括：
用于提供本地基准时钟信号的本地时钟输出模块；以及
用于从至少两个时钟输出模块中，选择一个时钟输出模块提供的信号作为基准时钟信号，并输出所述基准时钟信号的基准时钟输出模块，所述至少两个时钟输出模块包括所述原子钟输出模块和所述本地时钟输出模块；
所述原子钟基准时钟信号和所述本地基准时钟信号均为设定频率；所述基准时钟输出模块分别与所述原子钟输出模块和所述本地时钟输出模块连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
用于提供外部基准时钟信号的外部时钟输出模块，所述外部基准时钟信号为所述设定频率；
所述基准时钟输出模块包括：
处理器和用于在所述处理器的控制下，输出基准时钟信号的选择器，所述选择器包括控制端、三个输入端和一个用于输出所述基准时钟信号的输出端，所述三个输入端分别与所述原子钟输出模块、所述本地时钟输出模块和所述外部时钟输出模块连接；
所述基准时钟信号为所述三个输入端中的一个输入端输入的信号。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述原子钟输出模块包括：
用于提供原子钟信号的原子钟；
用于将所述原子钟提供的原子钟信号分频，得到原子钟秒脉冲信号的第一秒脉冲产生单元；
用于接收全球定位***秒脉冲信号的全球定位***接收单元；
用于对所述第一秒脉冲产生单元得到的原子钟秒脉冲信号和所述全球定位***接收单元接收的全球定位***秒脉冲信号进行相差测量，得到测量结果的第一比相单元；以及
用于根据所述第一比相单元得到的测量结果，对所述原子钟提供的原子钟信号进行相位调整，并输出调整后的原子钟信号的第一处理单元；
所述第一处理单元输出的调整后的原子钟信号为所述设定频率，所述原子钟分别与所述第一秒脉冲产生单元和所述第一处理单元连接，所述第一比相单元分别与所述第一秒脉冲产生单元、所述全球定位***接收单元和所述第一处理单元连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述原子钟输出模块还包括：
用于对所述外部时钟输出模块提供的外部基准时钟信号进行分频，得到外部时钟秒脉冲信号的第二秒脉冲产生单元；
用于对所述第一秒脉冲产生单元得到的原子钟秒脉冲信号和所述第二秒脉冲产生单元得到的外部时钟秒脉冲信号进行相差测量，得到测量结果的第二比相单元；以及
用于根据所述第二比相单元得到的测量结果，对所述原子钟提供的原子钟信号进行相位调整，并输出调整后的原子钟信号的第二处理单元；
所述第二处理单元输出的调整后的原子信号为所述设定频率，所述第二秒脉冲产生单元与所述外部时钟输出模块连接，所述第二比相单元分别与所述第一秒脉冲产生单元、所述第二秒脉冲产生单元和所述第二处理单元连接，所述原子钟与所述第二处理单元连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述本地时钟输出模块包括：
用于提供本地时钟信号的本地时钟产生单元；
用于将所述本地时钟产生单元提供的本地时钟信号分频，得到本地秒脉冲信号的第三秒脉冲产生单元；
用于对所述第三秒脉冲产生单元得到的所述本地秒脉冲信号与所述第一秒脉冲产生单元得到的原子钟秒脉冲信号进行相差测量，得到测量结果的第三比相单元；以及
用于根据所述第三比相单元得到的测量结果，对所述本地时钟产生单元提供的本地时钟信号进行相位调整，并输出调整后的本地时钟信号的第三处理单元；
所述第三处理单元输出的调整后的本地时钟信号为所述设定频率，所述本地时钟产生单元分别与所述第三秒脉冲产生单元和所述第三处理单元连接，所述第三比相单元分别与所述第一秒脉冲产生单元、所述第三秒脉冲产生单元和所述第三处理单元连接。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述外部时钟输出模块包括：
用于接收外部时钟信号，并以所述本地时钟产生单元提供的本地时钟信号为参考时钟信号，测量所述外部时钟信号的频率的计数器；
用于比较所述计数器测量的所述外部时钟信号的频率与所述设定频率，得到比较结果，并根据所述比较结果产生控制信号的第四处理单元；以及
用于根据所述第四处理单元产生的所述控制信号，将所述外部时钟信号的频率调整为所述设定频率，并输出调整为所述设定频率的外部时钟信号的信号发生单元；
所述四处理单元分别与所述计数器和所述信号发生单元连接。
7.根据权利要求3-6任一项所述的装置，其特征在于，所述原子钟为铷原子钟。
8.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述本地时钟产生单元为压控晶体振荡器。
9.根据权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，所述设定频率为10MHz。
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