CN110198211A - 基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置 - Google Patents

基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置，对多个源的信号进行综合处理，每个源输出频率信号和秒脉冲信号，综合装置包括：多个通道，一部分通道用于同时输入多个频率信号，一部分通道用于同时输入多个秒脉冲信号，对多个经过通道传输后的频率信号进行加权平均作为标准频率信号，对多个秒脉冲信号进行平均，获得与平均的秒脉冲最接近的秒脉冲信号作为参考信号，以标准频率信号的过零点位置为秒脉冲信号的上升沿，生成多个秒脉冲信号，将与参考信号最接近的标准频率信号生成的秒脉冲信号作为输出的秒脉冲信号。上述综合装置上一级某个源失效也不会造成频率信号直接中断而影响下一级光纤时间频率高精度传递。

Description

基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置
技术领域
本发明涉及时间频率技术领域，更为具体地，涉及一种基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置。
背景技术
目前原子时标***中，使用来自主钟的频率信号微跃(改变频率)后输出，其它原子钟信号只用为频率比对控制信号微跃值使用，一旦主钟信号中断，微跃输出信号也就中断，***可靠性较差。
目前已有商品的频标综合器，正弦波信号仅作为频率信号使用，进行综合时，仅使用信号频率值进行加权平均处理。
在多条光纤时间频率传递链路交汇点上，如何可靠有效进行时间频率信号处理，目前还缺乏有效技术和产品。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种上一级某个源失效也不会造成频率信号直接中断而影响下一级光纤时间频率高精度传递的基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置。
为了实现上述目的，本发明所述基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置，对多个源的信号进行综合处理，每个源输出频率信号和秒脉冲信号，所述综合装置包括：多个通道，一部分通道用于同时输入多个频率信号，一部分通道用于同时输入多个秒脉冲信号，对多个经过通道传输后的频率信号进行加权平均作为标准频率信号，对多个秒脉冲信号进行平均，获得与平均的秒脉冲最接近的秒脉冲信号作为参考信号，以标准频率信号的过零点位置为秒脉冲信号的上升沿，生成多个秒脉冲信号，将与参考信号最接近的标准频率信号生成的秒脉冲信号作为输出的秒脉冲信号。
优选地，上述基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置还包括：
多个下变频模块，实现多个源输出的频率信号和晶振模块输出的晶振频率信号进行下变频，传输给信号采集处理控制模块；
晶振模块，产生晶振频率信号，发送给下变频模块；将经过信号采集处理控制单元处理的晶振频率信号作为输出的标准频率信号，并输送至秒脉冲接收处理模块；
信号采集处理控制模块，包括多通道的A/D采集单元和D/A单元，A/D采集单元采集经过下变频后的多个通道的频率信号，得到得出各通道频率信号间的相对相位，采用加权平均得到标准频率信号，用D/A单元控制晶振模块输出的晶振频率信号，使晶振频率信号相位与标准频率信号的相位一致；
秒脉冲处理模块，对输入各通道的秒脉冲信号求平均，筛选出最接***均值的秒脉冲信号作为参考信号，将晶振模块的标准频率信号的过零点位置作为秒脉冲的上升沿，生成多个秒脉冲信号，将与参考信号最接近的标准频率信号生成的秒脉冲信号作为输出的秒脉冲信号。
进一步，优选地，上述基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置还包括：
数据接收处理模块，接收各通道的数据信号，使得各源的数据信号融合，生成新的数据信号，所述数据信号包含保留源头原子钟的特征、时间频率信号传递路径及重要修正值。
此外，优选地，所述多个源输入各通道的频率信号的相对相位在200ps范围内保持一致。
进一步，优选地，还包括报警模块，输入各通道的频率信号的相对相位不在200ps范围内，发出报警信号。
优选地，每通道输入的秒脉冲信号上升沿位置与该通道输入的频率信号过零点位置对齐。
优选地，还包括输入与每个频率信号相对应的数字状态信号的通道，所述数字状态信号用于指示每个通道输入的频率信号是正常还是异常。
优选地，所述频率信号为正弦波信号。
本发明所述基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置提供一种光纤时间频率高精度传递节点间时间频率信号可靠传递的联接手段。对于多条光纤时间频率高精度传递链路的交汇点，有多个上一级源输出的时间频率信号及数据信息，作为下一级源的源头使用。对上一级源输出的多个秒脉冲信号进行一致性(优于200ps)检查，确保秒脉冲信号无误。利用双混频时差测量技术，对上一级源输出的多个频率信号(正弦波相位)进行准确测量；利用测量结果及从上一级源获取的数据信息，对频率信号(相位)进行加权平均，控制晶振输出准确的频率和相位信号。由于从上一级源到下一级源没有直接的频率信号联接，只有信息流的联接，从而保证即使上一级源某个装置失效也不会造成频率信号直接中断而影响光纤时间频率高精度传递的下一级源。
附图说明
图1是本发明所述基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置构成框图的示意图。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
图1是本发明所述基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置构成框图的示意图，如图1所示，所述综合装置对多个源的信号进行综合处理，每个源输出频率信号和秒脉冲信号，所述综合装置包括：多个通道，一部分通道用于同时输入多个频率信号(频率信号1、2，…，n)，一部分通道用于同时输入多个秒脉冲信号(秒脉冲信号1、2，…，n)，对多个经过通道传输后的频率信号进行加权平均作为标准频率信号，对多个秒脉冲信号进行平均，获得与平均的秒脉冲最接近的秒脉冲信号作为参考信号，以标准频率信号的过零点位置为秒脉冲信号的上升沿，生成多个秒脉冲信号，将与参考信号最接近的标准频率信号生成的秒脉冲信号作为输出的秒脉冲信号。
优选地，如图1所示，上述基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置还包括：
多个下变频模块10，实现多个源输出的频率信号和晶振模块20输出的晶振频率信号进行下变频，传输给信号采集处理控制模块30；
晶振模块20，产生晶振频率信号，发送给下变频模块10；将经过信号采集处理控制单元处理的晶振频率信号作为输出的标准频率信号，并输送至秒脉冲接收处理模块40；
信号采集处理控制模块30，包括多通道的A/D采集单元和D/A单元，A/D采集单元采集经过下变频后的多个通道的频率信号，得到得出各通道频率信号间的相对相位，采用加权平均得到标准频率信号，用D/A单元控制晶振模块20输出的晶振频率信号，使晶振频率信号相位与标准频率信号的相位一致；
秒脉冲处理模块40，对输入各通道的秒脉冲信号求平均，筛选出最接***均值的秒脉冲信号作为参考信号，将晶振模块20的标准频率信号的过零点位置作为秒脉冲的上升沿，生成多个秒脉冲信号，将与参考信号最接近的标准频率信号生成的秒脉冲信号作为输出的秒脉冲信号。
进一步，优选地，上述基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置还包括：
数据接收处理模块50，接收各通道的数据信号(数据信号1、2，…，n)，使得各源的数据信号融合，生成新的数据信号，所述数据信号包含保留源头原子钟的特征、时间频率信号传递路径及重要修正值。
此外，优选地，信号采集处理控制模块30还计算各通道频率信号的频率稳定度，将符合频率稳定度要求的多个频率信号采用加权平均得到标准频率信号，例如，按国际通用的Allan方差计算各通道频率信号的频率稳定度。
上述基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置中，每个输入通道及晶振模块输出的频率信号(正弦波)下变频到低频正弦波的信号；信号采集处理控制模块对低频正弦波信号进行采集，得出各通道正弦波信号间的相对相位及其变化，加权平均得出晶振控制频率相位值，用低噪声的D/A单元控制晶振模块输出的频率信号，使晶振模块输出频率信号的频率和相位与输入频率信号的频率和相位加权平均的结果保持一致。
此外，优选地，所述多个源输入各通道的频率信号的相对相位在一定范围内(200ps范围内)保持一致，而不能是任意的，如果是任意的，正弦波过零点代表的时刻将产生混乱。输出的标准频率信号的相位也要求与输入频率信号的相位保持一致。对于相对相位超出一定范围(200ps范围内)的输入频率信号给于出错报警处理，也就是说，进一步，优选地，还包括报警模块，输入各通道的频率信号的相对相位不在200ps范围内，发出报警信号。
优选地，每通道输入的秒脉冲信号上升沿位置与该通道输入的频率信号过零点位置对齐。
优选地，还包括输入与每个频率信号相对应的数字状态信号(数字状态信号1-n)的通道，所述数字状态信号用于指示每个通道输入的频率信号是正常还是异常。
优选地，所述频率信号为正弦波信号。
本发明所述基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置，主要用于多条光纤时间频率传递路径的交汇点上时间频率信号的综合处理，是构建光纤时间频率传递网的关键装置之一。综合装置既要对多个秒脉冲信号进行综合处理，产生出新的秒脉冲信号，也要对多个正弦波信号进行综合处理，产生新的正弦波信号，也对多个数据信息进行综合处理，产生综合的数据信息，目前没有这样类似的综合处理装置。
本发明上述综合装置使用秒脉冲信号上升沿作为时刻的粗标记，正弦波相位作为时刻的精细标记，技术上具有极大的先进性。装置对多个输入的正弦波信号进行综合处理时，主要对表征时刻的正弦波相位进行对齐处理，使最终输出的正弦波相位是多个输入正弦波信号相位加权平均结果。
本发明上述综合装置输入信号与输出信号之间没有直接的信号联接，只有信息的联接，任何单一的输入信号中断并不会使输出信号中断，充分保障了装置的可靠性。
尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想多个，除非明确限制为单数。

Claims (8)

1.一种基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置，其特征在于，对多个源的信号进行综合处理，每个源输出频率信号和秒脉冲信号，所述综合装置包括：多个通道，一部分通道用于同时输入多个频率信号，一部分通道用于同时输入多个秒脉冲信号，对多个经过通道传输后的频率信号进行加权平均作为标准频率信号，对多个秒脉冲信号进行平均，获得与平均的秒脉冲最接近的秒脉冲信号作为参考信号，以标准频率信号的过零点位置为秒脉冲信号的上升沿，生成多个秒脉冲信号，将与参考信号最接近的标准频率信号生成的秒脉冲信号作为输出的秒脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置，其特征在于，还包括：
多个下变频模块，实现多个源输出的频率信号和晶振模块输出的晶振频率信号进行下变频，传输给信号采集处理控制模块；
晶振模块，产生晶振频率信号，发送给下变频模块；将经过信号采集处理控制单元处理的晶振频率信号作为输出的标准频率信号，并输送至秒脉冲接收处理模块；
信号采集处理控制模块，包括多通道的A/D采集单元和D/A单元，A/D采集单元采集经过下变频后的多个通道的频率信号，得到得出各通道频率信号间的相对相位，采用加权平均得到标准频率信号，用D/A单元控制晶振模块输出的晶振频率信号，使晶振频率信号相位与标准频率信号的相位一致；
秒脉冲处理模块，对输入各通道的秒脉冲信号求平均，筛选出最接***均值的秒脉冲信号作为参考信号，将晶振模块的标准频率信号的过零点位置作为秒脉冲的上升沿，生成多个秒脉冲信号，将与参考信号最接近的标准频率信号生成的秒脉冲信号作为输出的秒脉冲信号。
3.根据权利要求2所述的基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置，其特征在于，还包括：
数据接收处理模块，接收各通道的数据信号，使得各源的数据信号融合，生成新的数据信号，所述数据信号包含保留源头原子钟的特征、时间频率信号传递路径及重要修正值。
4.根据权利要求1所述的基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置，其特征在于，所述多个源输入各通道的频率信号的相对相位在200ps范围内保持一致。
5.根据权利要求4所述的基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置，其特征在于，还包括报警模块，输入各通道的频率信号的相对相位不在200ps范围内，发出报警信号。
6.根据权利要求1所述的基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置，其特征在于，每通道输入的秒脉冲信号上升沿位置与该通道输入的频率信号过零点位置对齐。
7.根据权利要求1所述的基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置，其特征在于，还包括输入与每个频率信号相对应的数字状态信号的通道，所述数字状态信号用于指示每个通道输入的频率信号是正常还是异常。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的基于多源时间频率信号融合的时间频率信号综合装置，其特征在于，所述频率信号为正弦波信号。
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