GPS馴服銣鐘在四川光電所成功投運

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發表時間:2016-05-20 17:47作者:syn029來源:西安同步原創

201602月,我公司生產的GPS馴服銣鐘在四川光電所成功投運.按照光電所陳工要求,鎖定指標要達到1E-12量級,秒脈沖同步精度達到30ns,輸出的10mhz相噪要150dbc/hz。最終我公司生產的gps馴服銣鐘的所有指標均優于光電所要求,得到了陳工的好評。

下面介紹一下gps馴服銣鐘的工作原理

gps馴服原理圖

gps馴服原理圖

GPS秒由星載高性能銣鐘或銫鐘產生,其相位受地面站精確控制,因此其長期特性非常穩定,高于普通銣鐘、銫鐘或氫鐘。從而可利用其長期穩定特性對晶振、銣鐘等頻標進行校準。

對于接收機,其產生的接收機1PPS由內置普通晶振或外置銣鐘產生。若銣鐘或晶振獨立產生秒脈沖(以下稱本秒),本秒的相位會隨其老化特性而逐漸漂移。而接收機內部,存在一個反饋,通過每秒或者更高的速率將本秒與GPS衛星CA碼進行實時比對,計算本地秒與GPS秒的相位差,并利用接收機內部NCO或DDS進行相位調整。最終輸出的接收機1PPS即利用調整后的10M(接收機內部實際頻率不一定為10M,但原理一致)產生。由于存在相位調整,故接收機1PPS的長期相位特性與內置普通晶振或外置銣鐘的長期漂移特性不再相關,取而代之與GPS衛星時間直接相關,因此,可利用其長期穩定的特性對銣鐘或晶振進行馴服。

上述分析主要側重于GPS秒的長期特性(1小時以上),那么對于GPS秒的短期特性如何,我們進行如下說明。

銣鐘的短期特性遠遠優于普通晶振,由于成本原因,目前衛星接收機所配時鐘源多為普通晶振,由于其漂移率在1e-7~1e-8,因此接收機每秒將對晶振10M進行約幾十納秒的相位調整,以彌補在這1秒內因漂移率而造成的相位漂移,加之衛星信號受環境等因素影響造成的10納秒左右不確定度,所以從示波器上觀察接收機1PPS和標準秒(由銫鐘、氫鐘產生)的時差關系,會發現幾乎每秒都會存在幾十納秒的跳變。

采用銣鐘作為接收機時鐘源后,我們會發現其跳變將顯著縮小,可粗略認為短期不受銣鐘漂移率影響,故每秒的調整僅受環境的不確定性影響,如電離層、對流層、多徑、幾何誤差等,由此造成的每秒跳變在10ns左右。這就是利用銣鐘10M作為接收機工作時鐘更適合授時及定位的原因。

西安同步電子科技有限公司實驗室配有時間頻率綜合測試儀、銣原子頻率標準、GPS北斗接收機、高穩晶振頻率標準、頻譜分析儀、示波器、信號源、高溫箱、高精度頻率計等計量測試標準,依據國家計量檢定規程及客戶要求,對產品的各項參數進行測試,確保每一臺出廠設備的測量值滿足檢定規程和客戶的需求。

GPS馴服銣鐘

GPS馴服銣鐘功能

1)   提供4路標準的10MHz正弦信號;

2)   提供1路1PPS脈沖信號;

3)   提供1路RS232時間信號;

4)   LCD顯示日期、時間等信息。

GPS馴服銣鐘特點

a)   快速鎖定;

b)   低相噪;

c)   高可靠性;

d)   可長期連續穩定工作。

GPS馴服銣鐘應用

1)   時頻計量標準器具;

2)   航空航天、飛行器跟蹤與測控、通信、天文、氣象;

3)   同步廣播、數字電視、單頻網系統、同步采集系統;

4)   無線基站,網絡同步。

技術指標

輸入信號

GPS接收機

頻點

L1

定時精度

優于100ns

跟蹤靈敏度

-160dBm

GPS天線

數量

1

形狀

蘑菇頭

線長

30

物理接口

BNC

支架

蘑菇頭安裝支架

輸出信號

10MHz

路數

4

波形

正弦

頻率準確度

±5E-11(出廠時設置)

≤1E-12 (跟蹤到GPS信號24小時后平均值)

≤5E-11(當GPS信號失效,24小時保持精度)

物理接口

BNC

1PPS脈沖信號

路數

1

電平

TTL

同步誤差

≤100ns

物理接口

BNC

RS232C串口

路數

1

電平

RS232C

串口格式

RMC語句

物理接口

DB9

環境特性

工作溫度

0℃~+50℃

相對濕度

≤90%(40℃)

存儲溫度

-30℃~+70℃

供電電源

交流 220V±10%, 50Hz±5%,功率小于30W

機箱尺寸

1U,19″標準機箱(上機架)482mm(寬)x300(深)x44mm(高)

GPS馴服銣鐘接收GPS信號,使銣振蕩器輸出頻率同步于GPS衛星銫原子鐘信號上,提高了頻率信號的長期穩定性和準確度,能夠提供銫鐘量級的高精度時間頻率標準,是通信廣電等部門替代銫鐘的高性價比時頻產品。