一种基于GPS的时差修正装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107526288A(43)申请公布日2017.12.29(21)申请号201710791257.7(22)申请日2017.09.05(71)申请人江汉大学地址430056湖北省武汉市沌口经济技术开发区新江大路8号(72)发明人徐永飞(74)专利代理机构深圳市合道英联专利事务所(普通合伙)44309代理人廉红果谭雪婷(51)Int.Cl.G04R20/02(2013.01)G04R40/06(2013.01)G04F5/14(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种基于GPS的时差修正装置及方法(57)摘要本发明涉及一种基于GPS的时差修正装置和方法，系统包括温控模块、VCXO模块、量子系统、压控修正模块、伺服模块、DDS分频单元、相位累积模块和GPS信号接收模块。本发明通过GPS同步校准的推广，将原子钟的长期运行指标跟GPS同步，而短期指标保留现有技术，这样就可以避免由于系统内部原因造成的整机漂移带来的输出信号频率变化。CN107526288ACN107526288A权利要求书1/1页1.一种基于GPS的时差修正装置，其特征在于：包括温控模块、VCXO模块、量子系统、压控修正模块、伺服模块、DDS分频单元、相位累积模块和GPS信号接收模块；所述温控模块适于对VCXO模块的工作温度进行监测；所述VCXO模块的一路信号输出至所述量子系统，另一路分频信号输出至所述DDS分频单元；所述DDS分频单元适于将VCXO模块的一路分频信号经其处理后送至所述相位累积模块；所述GPS信号接收模块适于在接收GPS信号后将其转换成秒脉冲信号并基于所述秒脉冲信号产生一路1KHz的同步参考信号，所述秒脉冲信号和同步参考信号一起被送至相位累积模块；所述相位累积模块适于对所述同步参考信号和分频信号相位差累积计算并将所得的相位差值发送到伺服模块；所述伺服模块适于对所述量子系统输出的量子鉴频信号进行同步鉴相，还适于将所述相位差值转换成频率差值再将所述频率差值转换成直流纠偏电压值，将所述直流纠偏电压值发送到压控修正模块；所述压控修正模块根据所述直流纠偏电压值对所述VCXO进行调控。2.根据权利要求1所述基于GPS的时差修正装置，其特征在于：所述DDS分频单元包括隔离放大器、DDS模块、走时计数器、锁存器、单片机和滤波模块；所述隔离放大器的输入端为被测信号输入端，所述隔离放大器的第一输出端连接到所述走时计数器，所述走时计数器和所述锁存器以及单片机依次耦合；所述隔离放大器的第二输出端连接到所述DDS模块的外部时钟输入端，所述DDS模块的输出端连接到所述滤波模块；所述单片机的控制端连接到所述DDS模块的受控端。3.根据权利要求1所述基于GPS的时差修正装置，其特征在于：所述温控模块包括第一测温桥路和运算放大器，所述第一测温桥路是由是由两个阻值相同的电阻、一个具有预设温度值的热敏电阻传感器及测温热敏电阻构成，所述运算放大器的信号读取端分别连接到所述第一测温桥路的两端。4.根据权利要求3所述基于GPS的时差修正装置，其特征在于：还包括增益控制模块，所述增益控制模块包括第二测温桥路、第一电压跟随器、第二电压跟随器、差分放大模块和增益线性调节电路，所述第二测温桥路的两端分别连接到所述第一电压跟随器和第二电压跟随器，所述第一电压跟随器和第二电压跟随器的输出端分别连接到差分放大模块，所述差分放大模块的输出端连接到所述增益线性调节电路。5.一种基于GPS的时差修正方法，其特征在于，包括以下步骤：将GPS信号转换成秒脉冲信号，并基于所述秒脉冲信号产生1KHz的同步参考信号；将VCXO模块的一路分频信号处理成与所述同步参考信号频率一致的1KHz；计算所述同步参考信号与分频信号的相位差值；根据所述相位差值转换成频率差值进而将所述频率差值转换成直流纠偏电压值；根据所述直流纠偏电压值对VCXO模块进行压控修正。2CN107526288A说明书1/5页一种基于GPS的时差修正装置及方法技术领域[0001]本发明涉及原子钟技术领域，具体涉及一种基于GPS的时差修正装置及方法。背景技术[0002]被动型铷授时设备中，量子系统是整个授时设备的核心部件，它提供一个频率稳定、线宽较窄的原子共振吸收线。经综合调制后，电子线路产生的源于压控石英晶体振荡器（VCXO）的带调制的微波探询信号作用于量子系统，经量子鉴频后，通过伺服电路对量子鉴频信息的处理，最终将本振的输出频率锁定在铷原子的基态超精细0－0跃迁中心频率上。[0003]现有大多数伺服电路根据综合提供的同步鉴相信号对量子鉴频信号进行同步鉴相，并根据鉴相结果信息采用独立的D/A压控本振的方式来实现整机的闭环锁定，最终通过本振输出稳定度较高的频率信号。