一种基于晶振补偿的卫星时钟同步装置的制作方法

1.本实用新型涉及时钟同步技术领域，尤其涉及一种基于晶振补偿的卫星时钟同步装置。

背景技术：

2.虽然目前的卫星授时技术能够满足大部分的工作和生活需求，但在一些精细作业领域要求微秒级甚至是纳秒级的时间精度方面，仍有较多技术难题需要攻克。例如在电力系统故障测距中，建立行波传输到两端的时间差和故障点到两端的距离的关系，可实现对故障点精确定位，但在采用双端行波定位原理进行故障测距时，行波在架空线的波速度接近光速，1μs的时间测量误差就会导致300m的测距误差。因此，提高时钟信号的精度对于精细作业技术来说具有重要意义。现有的卫星时钟同步技术主要通过接收卫星时钟信号和卫星驯服晶振信号进行授时，晶振信号存在较大的累计误差，难以提高卫星时钟的同步精度。

技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种基于晶振补偿的卫星时钟同步装置，用于解决现有的卫星时钟同步方式存在晶振信号累计误差较大，难以提高卫星时钟的同步精度的技术问题。
4.有鉴于此，本实用新型提供了一种基于晶振补偿的卫星时钟同步装置，包括卫星授时模块、处理器模块、压控恒温晶振授时模块、分频电路模块和可编程逻辑控制器；
5.卫星授时模块与处理器模块连接；
6.处理器模块分别连接压控恒温晶振授时模块、可编程逻辑控制器和分频电路模块；
7.压控恒温晶振授时模块与分频电路模块连接；
8.可编程逻辑控制器与分频电路模块连接。
9.可选地，分频电路模块对压控恒温晶振授时模块的输出信号停止计时的定值为1/f，其中，f为压控恒温晶振授时模块的晶振频率。
10.可选地，合闸保持永磁铁底部和分闸保持永磁铁顶部的激光定位装置数量为3个。
11.可选地，卫星授时模块包括卫星信号接收芯片和1pps秒脉冲信号产生芯片；
12.卫星信号接收芯片的信号输出端与1pps秒脉冲信号产生芯片的射频输入端连接。
13.可选地，压控恒温晶振授时模块包括压控晶振芯片、第一电阻、第二电阻、可变电阻、电感和电容；
14.压控晶振芯片的vcc引脚连接电容和电感的一端，电容的另一端接地，电感的另一端接+5.0v直流电源；
15.压控晶振芯片的gnd引脚接地；
16.压控晶振芯片的rf-out引脚连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接第一电阻的一端和射频输出端口，第一电阻的另一端接地；
17.压控晶振芯片的vref引脚连接处理器模块的vref接线端；
18.可变电阻的一端连接压控晶振芯片的vref引脚，另一端接地，抽头端连接压控晶振芯片的vco引脚。
19.可选地，卫星信号接收芯片为kh-sma-k513-g芯片。
20.可选地，1pps秒脉冲信号产生芯片为atgm336h-5n31芯片。
21.从以上技术方案可以看出，本实用新型提供的基于晶振补偿的卫星时钟同步装置具有以下优点：
22.本实用新型提供的基于晶振补偿的卫星时钟同步装置，包括卫星授时模块、处理器模块、压控恒温晶振授时模块、分频电路模块和可编程逻辑控制器，在本实用新型提供的基于晶振补偿的卫星时钟同步装置工作时，卫星授时模块接收卫星信号，提供1pps信号作为秒级以上的时间数据，当处理器模块检测到来自卫星授时模块的1pps信号时，处理器模块向压控恒温晶振授时模块输入晶振频率调节信号，利用卫星授时信号与晶振信号锁频锁相实现晶振的驯服，使得压控恒温晶振授时模块输出频率可调信号，同时处理器模块向可编程逻辑控制器发送解除pps闭锁信号，启动分频电路模块，分频电路模块利用计数器对压控恒温晶振信号进行计数，当计数值等于定值时停止计数，同时将计数值重新置为0，计数结果实时传输至处理器模块，作为秒以下时间数据，实现了分级提供时钟信号，减少了晶振信号的累计误差。解决了现有的卫星时钟同步方式存在晶振信号累计误差较大，难以提高卫星时钟的同步精度的技术问题。
附图说明
23.为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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相关的附图。
24.图1为本实用新型提供的一种基于晶振补偿的卫星时钟同步装置的结构示意图；
25.图2为本实用新型提供的卫星授时模块的电路原理示意图；
26.图3为本实用新型提供的压控恒温晶振授时模块的电路原理示意图；
27.其中，附图标记为：
28.101、卫星授时模块；102、处理器模块；103、压控恒温晶振授时模块；104、分频电路模块；105、可编程逻辑控制器。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.为了便于理解，请参阅图1，本实用新型中提供了一种基于晶振补偿的卫星时钟同步装置的实施例，包括卫星授时模块101、处理器模块102、压控恒温晶振授时模块103、分频电路模块104和可编程逻辑控制器105；
31.卫星授时模块101与处理器模块102连接；
32.处理器模块102分别连接压控恒温晶振授时模块103、可编程逻辑控制器105和分频电路模块104；
33.压控恒温晶振授时模块103与分频电路模块104连接；
34.可编程逻辑控制器105与分频电路模块104连接。
35.本实用新型提供的基于晶振补偿的卫星时钟同步装置的工作原理是，卫星授时模块101接收卫星信号，提供1pps秒脉冲信号发送给处理器模块102，作为秒级以上的时间数据，当处理器模,102检测到来自卫星授时模块101的1pps秒脉冲信号时，处理器模块102向压控恒温晶振授时模块103输入晶振频率调节信号，利用卫星授时信号与晶振信号锁频锁相即可实现晶振的驯服，使得压控恒温晶振授时模块103输出频率可调信号，同时处理器模块102向可编程逻辑控制器105发送解除pps闭锁信号，启动分频电路模块104，分频电路模块104利用计数器对压控恒温晶振信号进行计数，当计数值等于定值(定值可取1/f，f为压控恒温晶振授时模块103的晶振频率)时停止计数，同时将计数值重新置为0，计数结果实时传输至处理器模块102，作为秒以下时间数据，实现了分级提供时钟信号，减少了晶振信号的累计误差。解决了现有的卫星时钟同步方式存在晶振信号累计误差较大，难以提高卫星时钟的同步精度的技术问题。
36.具体地，卫星授时模块101包括卫星信号接收芯片u2和1pps秒脉冲信号产生芯片u1，卫星信号接收芯片u2可采用kh-sma-k513-g芯片，1pps秒脉冲信号产生芯片u1可采用atgm336h-5n31芯片，如图2所示。1pps秒脉冲信号产生芯片u1的1、10、12号引脚(gnd)接入地线，1pps秒脉冲信号产生芯片u1的11号引脚(rf_in)分别与卫星信号接收芯片芯片u2的5号引脚(out)和电感l1的一端相连接，电感l1的另一端接入+3.3v的电压，卫星信号接收芯片u2的1、2、3、4号引脚接入地线，1pps秒脉冲信号产生芯片u1的8号引脚(vcc)分别与电感l2的一端和电容c25的一端相连接，电感l2的另一端接入+3.3v电压，电容c25的另一端接入地线，1pps秒脉冲信号产生芯片芯片u1的4号引脚(1pps)与接线端gps pps连接，1pps秒脉冲信号产生芯片u1的3号引脚(rxd)与接线端gps rxd连接，1pps秒脉冲信号产生芯片u1的2号引脚(txd)与接线端gps txd连接，1pps秒脉冲信号产生芯片u1的其余引脚悬空。其中，卫星信号接收芯片u2用于接收卫星信号，1pps秒脉冲信号产生芯片u1通过接线端gps pps向处理器模块102输出1pps秒脉冲信号，作为秒级以上时间数据。
37.压控恒温晶振授时模块103的电路结构如图3所示，包括压控晶振芯片u3、第一电阻r11、第二电阻r12、可变电阻p、电感和电容，压控晶振芯片u3的vcc引脚连接电容和电感的一端，电容的另一端接地，电感的另一端接+5.0v直流电源，压控晶振芯片u3可采用dip20x20芯片，压控晶振芯片u3的gnd引脚接地，压控晶振芯片u3的rf-out引脚连接第二电阻r12的一端，第二电阻r12的另一端连接第一电阻r11的一端和射频输出端口rf-out，第一电阻r11的另一端接地，压控晶振芯片u3的vref引脚连接处理器模块102的vref接线端，可变电阻p的一端连接压控晶振芯片u3的vref引脚，另一端接地，抽头端连接压控晶振芯片u3的vco引脚。处理器模块102通过接线端vref向压控晶振芯片u3输入晶振频率调节信号，利用卫星授时信号与晶振信号锁频锁相即可实现晶振的驯服，压控晶振芯片u3通过接线端rf_out输出频率可调信号至分频电路模块104。分频电路模块104利用计数器对压控晶振芯片u3输出的频率可调信号进行计数，当计数值等于定值时停止计数，同时将计数值重新置
为0，将计数结果实时传输至处理器模块，作为秒以下时间数据。
38.以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种基于晶振补偿的卫星时钟同步装置，其特征在于，包括卫星授时模块、处理器模块、压控恒温晶振授时模块、分频电路模块和可编程逻辑控制器；卫星授时模块与处理器模块连接；处理器模块分别连接压控恒温晶振授时模块、可编程逻辑控制器和分频电路模块；压控恒温晶振授时模块与分频电路模块连接；可编程逻辑控制器与分频电路模块连接。2.根据权利要求1所述的基于晶振补偿的卫星时钟同步装置，其特征在于，分频电路模块对压控恒温晶振授时模块的输出信号停止计时的定值为1/f，其中，f为压控恒温晶振授时模块的晶振频率。3.根据权利要求1所述的基于晶振补偿的卫星时钟同步装置，其特征在于，卫星授时模块包括卫星信号接收芯片和1pps秒脉冲信号产生芯片；卫星信号接收芯片的信号输出端与1pps秒脉冲信号产生芯片的射频输入端连接。4.根据权利要求1所述的基于晶振补偿的卫星时钟同步装置，其特征在于，压控恒温晶振授时模块包括压控晶振芯片、第一电阻、第二电阻、可变电阻、电感和电容；压控晶振芯片的vcc引脚连接电容和电感的一端，电容的另一端接地，电感的另一端接+5.0v直流电源；压控晶振芯片的gnd引脚接地；压控晶振芯片的rf-out引脚连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接第一电阻的一端和射频输出端口，第一电阻的另一端接地；压控晶振芯片的vref引脚连接处理器模块的vref接线端；可变电阻的一端连接压控晶振芯片的vref引脚，另一端接地，抽头端连接压控晶振芯片的vco引脚。5.根据权利要求3所述的基于晶振补偿的卫星时钟同步装置，其特征在于，卫星信号接收芯片为kh-sma-k513-g芯片。6.根据权利要求3所述的基于晶振补偿的卫星时钟同步装置，其特征在于，1pps秒脉冲信号产生芯片为atgm336h-5n31芯片。

技术总结

本实用新型公开了一种基于晶振补偿的卫星时钟同步装置，卫星授时模块提供1PPS信号作为秒级以上的时间数据，当处理器模块检测到来自卫星授时模块的1PPS信号时，向压控恒温晶振授时模块输入晶振频率调节信号，利用卫星授时信号与晶振信号锁频锁相实现晶振的驯服，使得压控恒温晶振授时模块输出频率可调信号，同时处理器模块向可编程逻辑控制器发送解除PPS闭锁信号，启动分频电路模块，分频电路模块利用计数器对压控恒温晶振信号进行计数，当计数值等于定值时停止计数，同时将计数值重新置为0，计数结果实时传输至处理器模块，作为秒以下时间数据。解决了现有的卫星时钟同步方式存在晶振信号累计误差较大，难以提高卫星时钟的同步精度的技术问题。精度的技术问题。精度的技术问题。