一种长波授时监测接收机的制作方法

1.本实用新型涉及一种长波授时监测接收机。

背景技术：

2.长波授时监测接收机通过天线，接收长波信号，经过滤波、放大、模数转换、信号处理，得到精确秒脉冲(1pps)、gtp脉冲、时间同步信号。用户通过捕获1pps/gtp脉冲得到定时信号，1pps/gtp脉冲信号质量影响用户获取定时的精度。传统的1pps/gtp输出方法是处理器直接输出，或者通过缓冲电路输出，脉冲前沿宽度、前沿抖动性能不高，不能应用在高精度授时系统。
3.系统时钟准确度也会影响设备的定时精度，准确度越高越好。外部时钟准确度通常比机内的要高，但如果外部时钟中断，不能切换内部时钟的话，影响接收机的使用。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种长波授时监测接收机，能同时输出3路1pps、3路gtp，保证授定时信号连续性，有效解决其中一个授时台信号中断时定时精度变差的问题。本设备对每路1pps/gtp进行增强输出处理，对1pps输出、gtp输出性能进行提升，满足使用高精度时间的场合。本接收机具备外部时钟输入功能，能自动切换内、外部时钟，优先使用外部时钟，如果外部时钟中断，本接收机自动切换为机内时钟，不影响使用。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种长波授时监测接收机，包括天线模块、与天线固定连接的天线耦合器，它还包括：
7.通过电缆与耦合器连接的信号处理底板单元模块，用于接收耦合的信号，对耦合处理的信号进行滤波、放大处理，并将处理后的信号发送给信号处理核心板单元模块；
8.与信号处理底板单元模块电性连接的信号处理核心板单元模块，用于接收前段处理信号，首先对信号进行模/数转换，然后对转换后的信号进行数字处理，并对数字处理后的信号进行增强输出处理，将处理后的信号发送给显控板单元模块；
9.与信号处理核心板单元模块输入端电性连接的时钟切换模块，自动切换内、外部时钟，优先使用外部时钟，并向信号处理核心板单元模块发送时钟信号；
10.与信号处理核心板单元模块输出端电性连接的显控板单元模块，用于接收前段处理的信号和操作人员的指令设置信号，通过接口及显示屏输出数字处理后的信号及其内部的各种状态信息。
11.优选地，所述信号处理底板单元模块包括：
12.与耦合器输出端电性连接一级信号放大器，用于接收耦合的信号，对耦合处理的信号进行放大处理，并将放大处理后的信号发送给带通滤波器；
13.与一级信号放大器输出端电性连接的带通滤波器，用于接收放大处理后的信号，对放大处理的信号进行滤波处理，并将滤波处理后的信号发送给二级信号放大器；
14.与带通滤波器输出端电性连接的二级信号放大器，用于接收滤波处理后的信号，对信号进行放大处理，并将放大处理后的信号发送给信号处理核心板单元模块；
15.优选地，所述时钟切换模块包括：
16.与信号处理核心板单元模块输入端电性连接的内部时钟，用于提供内部时钟信号，并将内部时钟信号发送给信号处理核心板单元模块；
17.与信号处理核心板单元模块输入端电性连接的时钟分路器，用于将外部时钟信号分为两路，一路输出到信号处理核心板单元模块，一路传输到时钟分频器处理；
18.与时钟分路器输入端电性连接的时钟缓冲器，用于将多种电平的外部时钟信号转换为特定电平信号，并将转化后的信号输送到时钟分路器；
19.与时钟缓冲器输入端电性连接的外部时钟，用于提供外部时钟信号，并将外部时钟信号发送给时钟缓冲器；
20.与时钟分路器输出端电性连接的时钟分频器，用于接收时钟分路器发送的高频信号，将高频信号转换为低频信号，并将处理后的低频信号发送给看门狗；
21.与时钟分频器输出端电性连接的看门狗，用于接收降频处理后的信号，将低频信号转换为时钟选择信号，并将时钟选择信号发送给信号处理核心板单元模块和单稳态触发器；
22.与看门狗输出端电性连接的单稳态触发器，用于接收时钟选择信号，把时钟选择信号的上升沿或者下降沿转换为低电平脉冲信号，作为系统复位信号送入信号处理核心板单元模块。
23.优选地，所述信号处理核心板单元模块包括：
24.与信号处理底板单元模块输出端电性连接的模/数转换器，用于把信号转换为数字信号，并将转换后的数字信号发送给信号处理系统；
25.与模/数转换器输出端电性连接的信号处理系统，用于对数字信号进行算法处理，并将算法处理后的数字信号发送给1pps处理模块、gtp处理模块；
26.与信号处理系统输出端电性连接的1pps处理模块，用于接收信号处理系统输出的 1pps信号，对1pps信号进行增强输出处理，并将增强后的1pps信号发送给显控板单元模块；
27.与信号处理系统输出端电性连接的gtp处理模块，用于接收信号处理系统输出的gtp 信号，对gtp信号进行增强输出处理，并将增强后的gtp信号发送给显控板单元模块。
28.优选地，所述1pps处理模块包括：
29.与信号处理系统输出端电性连接的1pps缓冲电路，用于接收信号处理系统输出的 1pps信号，保持信号的同步性、实时性，并将同步实时信号发送给一级增强器；
30.与1pps缓冲电路输出端电性连接的一级增强器，用于让信号获得较强的驱动能力，并将增强后的信号发送给二级增强器；
31.与一级增强器输出端电性连接的二级增强器，二级增强器包括4组单路反相器，每组电路同时输入和输出，让信号获得很强的驱动能力，并将再次增强的信号发送给过冲抑制电路；
32.与二级增强器输出端电性连接的过冲抑制电路，用于接收二级增强器发送的信号，防止增强后的信号驱动能力过强造成过冲和自激，并输出增强型1pps信号。
33.优选地，所述gtp处理模块包括：
34.与信号处理系统输出端电性连接的gtp缓冲电路，用于接收信号处理系统输出的gtp 信号，保持信号的同步性、实时性，并将同步实时信号发送给一级增强器；
35.与gtp缓冲电路输出端电性连接的一级增强器，用于让信号获得较强的驱动能力，并将增强后的信号发送给二级增强器；
36.与一级增强器输出端电性连接的二级增强器，二级增强器包括4组单路反相器，每组电路同时输入和输出，让信号获得很强的驱动能力，并将再次增强的信号发送给过冲抑制电路；
37.与二级增强器输出端电性连接的过冲抑制电路，用于接收二级增强器发送的信号，防止增强后的信号驱动能力过强造成过冲和自激，并输出增强型gtp信号。
38.本实用新型的有益效果是：
39.1.本接收机具备外部时钟输入功能，能自动切换内、外部时钟，外部时钟准确度通常比机内的要高，优先使用外部时钟。如果外部时钟中断，本接收机自动切换为内部时钟，不影响使用。
40.2.本设备对每路1pps/gtp进行增强输出处理，对1pps输出、gtp输出性能进行提升，满足使用高精度时间的场合。
附图说明
41.图1是本实用新型的结构图。
42.图2是图1的结构展开图。
43.图3是1pps/gtp处理模块结构图。
44.图4是时钟切换模块结构图。
具体实施方式
45.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
46.本实用新型提供一种长波授时监测接收机，设备接收天线信号，通过滤波，把信号控制在90khz～110khz频带范围内，抑制带外噪声，形成窄带信号，进入高增益放大器，该放大器的放大增益性能在90khz～110khz频带范围内大于46db，否则引起自激。放大后的信号经过模/数转换器，转化为数字信号。信号处理系统是核心处理模块，对信号进行算法处理，输出3路1pps信号3路gtp信号。因为所有的1pps和gtps输出需要同步触发，保持信号的实时性，需要增加1pps处理模块和gtp处理模块，其核心处理器是fpga，各路1pps和gtp相互独立，保证授时的独立性。参阅图1-图4，它设置了天线模块、与天线固定连接的天线耦合器，它还包括：
47.通过电缆与耦合器连接的信号处理底板单元模块，用于接收耦合的信号，对耦合处理的信号进行滤波、放大处理，并将处理后的信号发送给信号处理核心板单元模块；
48.与信号处理底板单元模块电性连接的信号处理核心板单元模块，用于接收前段处理信号，首先对信号进行模/数转换，然后对转换后的信号进行数字处理，并对数字处理后的信号进行增强输出处理，将处理后的信号发送给显控板单元模块；
49.与信号处理核心板单元模块输入端电性连接的时钟切换模块，自动切换内、外部时钟，优先使用外部时钟，并向信号处理核心板单元模块发送时钟信号；
50.与信号处理核心板单元模块输出端电性连接的显控板单元模块，用于接收前段处理的信号和操作人员的指令设置信号，通过接口及显示屏输出数字处理后的信号及其内部的各种状态信息。
51.进一步地，所述信号处理底板单元模块包括：
52.与耦合器输出端电性连接一级信号放大器，用于接收耦合的信号，对耦合处理的信号进行放大处理，并将放大处理后的信号发送给带通滤波器；
53.与一级信号放大器输出端电性连接的带通滤波器，用于接收放大处理后的信号，对放大处理的信号进行滤波处理，并将滤波处理后的信号发送给二级信号放大器；
54.与带通滤波器输出端电性连接的二级信号放大器，用于接收滤波处理后的信号，对信号进行放大处理，并将放大处理后的信号发送给信号处理核心板单元模块；
55.具体地，设备接收天线信号，先进行放大处理，然后通过滤波，把信号控制在 90khz～110khz频带范围内，抑制带外噪声，形成窄带信号，进入高增益放大器，该放大器的放大增益性能在90khz～110khz频带范围内大于46db，否则引起自激。
56.进一步地，所述时钟切换模块包括：
57.与信号处理核心板单元模块输入端电性连接的内部时钟，用于提供内部时钟信号，并将内部时钟信号发送给信号处理核心板单元模块；
58.与信号处理核心板单元模块输入端电性连接的时钟分路器，用于将外部时钟信号分为两路，一路输出到信号处理核心板单元模块，一路传输到时钟分频器处理；
59.与时钟分路器输入端电性连接的时钟缓冲器，用于将多种电平的外部时钟信号转换为特定电平信号，并将转化后的信号输送到时钟分路器；
60.与时钟缓冲器输入端电性连接的外部时钟，用于提供外部时钟信号，并将外部时钟信号发送给时钟缓冲器；
61.与时钟分路器输出端电性连接的时钟分频器，用于接收时钟分路器发送的高频信号，将高频信号转换为低频信号，并将处理后的低频信号发送给看门狗；
62.与时钟分频器输出端电性连接的看门狗，用于接收降频处理后的信号，将低频信号转换为时钟选择信号，并将时钟选择信号发送给信号处理核心板单元模块和单稳态触发器；
63.与看门狗输出端电性连接的单稳态触发器，用于接收时钟选择信号，把时钟选择信号的上升沿或者下降沿转换为低电平脉冲信号，作为系统复位信号送入信号处理核心板单元模块，具体是送入信号处理核心板单元模块中的信号处理系统。
64.具体地，内部时钟电路输出和外部时钟电路输出同时接入信号处理系统中心处理器不同的模块。当没有外部时钟时，中心处理器运用内部时钟，接入外部时钟时，中心处理器是无法判断是否接入外部时钟的，需要有额外识别信号。电路设计需要实现把外部时钟转为识别信号。外部时钟可以为多种电平，但中心处理器通常只能处理其中一种，外部时钟输入必须经过缓冲电路。时钟分路器作用是将时钟信号分为二路，一路输出到中心处理器，一路传输到后端处理。看门狗把时钟信号转换为时钟选择信号，时钟作为看门狗的喂狗信号。但时钟信号是高频信号，看门狗不能识别，所以两者之间需要降频器转换为低频信号。系统复位信号必须为低电平脉冲信号，单稳态触发器能把时钟选择信号的上升沿或者下降沿转换为低电平脉冲信号，并且时钟选择信号的电平转换与复位信号之间有一定时延，从
而实现系统复位功能。
65.进一步地，所述信号处理核心板单元模块包括：
66.与二级信号放大器输出端电性连接的模/数转换器，用于把信号转换为数字信号，并将转换后的数字信号发送给信号处理系统；
67.与模/数转换器输出端电性连接的信号处理系统，用于对数字信号进行算法处理，并将算法处理后的数字信号发送给1pps处理模块、gtp处理模块；
68.与信号处理系统输出端电性连接的1pps处理模块，用于接收信号处理系统输出的 1pps信号，对1pps信号进行增强输出处理，并将增强后的1pps信号发送给显控板单元模块；
69.与信号处理系统输出端电性连接的gtp处理模块，用于接收信号处理系统输出的gtp 信号，对gtp信号进行增强输出处理，并将增强后的gtp信号发送给显控板单元模块。
70.具体地，信号处理系统是核心处理模块，对信号进行算法处理，输出3路1pps信号3 路gtp信号。因为所有的1pps和gtps输出需要同步触发，保持信号的实时性，需要增加 1pps处理模块和gtp处理模块，其核心处理器是fpga，各路1pps和gtp相互独立，保证授时的独立性。
71.进一步地，所述1pps处理模块包括：
72.与信号处理系统输出端电性连接的1pps缓冲电路，用于接收信号处理系统输出的1pps信号，保持信号的同步性、实时性，并将同步实时信号发送给一级增强器；
73.与1pps缓冲电路输出端电性连接的一级增强器，用于让信号获得较强的驱动能力，并将增强后的信号发送给二级增强器；
74.与一级增强器输出端电性连接的二级增强器，二级增强器包括4组单路反相器，每组电路同时输入和输出，让信号获得很强的驱动能力，并将再次增强的信号发送给过冲抑制电路；
75.与二级增强器输出端电性连接的过冲抑制电路，用于接收二级增强器发送的信号，防止增强后的信号驱动能力过强造成过冲和自激，并输出增强型1pps信号。
76.进一步地，所述gtp处理模块包括：
77.与信号处理系统输出端电性连接的gtp缓冲电路，用于接收信号处理系统输出的gtp 信号，保持信号的同步性、实时性，并将同步实时信号发送给一级增强器；
78.与gtp缓冲电路输出端电性连接的一级增强器，用于让信号获得较强的驱动能力，并将增强后的信号发送给二级增强器；
79.与一级增强器输出端电性连接的二级增强器，二级增强器包括4组单路反相器，每组电路同时输入和输出，让信号获得很强的驱动能力，并将再次增强的信号发送给过冲抑制电路；
80.与二级增强器输出端电性连接的过冲抑制电路，用于接收二级增强器发送的信号，防止增强后的信号驱动能力过强造成过冲和自激，并输出增强型gtp信号。
81.具体地，1pps/gtp信号通过缓冲电路输入一级增强器，一级增强器是由单路反相器组成，作用是让信号获得较强的驱动能力，为下一级做准备。二级增强器由4组单路反相器组成，每组电路同时输入和输出，让信号获得很强的驱动能力。但是驱动能力过强，容易造成过冲和自激，所以输出末端增加过冲抑制电路。过冲抑制电路对信号电平、前沿宽度、前沿抖动有一定影响，但不影响整体性能。经过增强输出电路模块，信号电平大于3v，前沿
宽度小于1ns，前沿抖动小于1ns。
82.工作原理：在使用时，耦合器接收天线的信号，并将耦合处理的信号发送给一级信号放大器，一级信号放大器接收预处理的信号，并对信号进行放大处理，将放大处理的信号发送给带通滤波器，带通滤波器接收极化电信号，对极化电信号进行滤波处理，把信号控制在90khz～110khz频带范围内，抑制带外噪声，形成窄带信号，并将滤波处理的极化电信号发送给二级信号放大器，二级信号放大器接收滤波处理的极化电信号，对滤波处理的极化电信号进行放大处理，该放大器为高增益放大器，放大增益性能在90khz～110khz频带范围内大于46db，否则引起自激。将放大处理的极化电信号发送给模/数转换器，模/数转换器接收前段处理的信号，对前段处理的信号进行数字转换处理，将数字转换处理的信号发送给信号处理系统，信号处理系统是核心处理模块，对信号进行算法处理，输出3路1pps信号 3路gtp信号。信号处理系统通过1pps缓冲电路输出3路1pps信号到1pps一级增强器，同时通过gtp缓冲电路输出3路gtp信号到gtp一级增强器，一级增强器是由单路反相器组成，作用是让信号获得较强的驱动能力，为下一级做准备，并将增强后的1pps/gtp信号发送到1pps/gtp二级增强器。二级增强器由4组单路反相器组成，每组电路同时输入和输出，让信号获得很强的驱动能力，并将再次增强的1pps/gtp信号发送给过冲抑制电路。过冲抑制电路用来防止1pps/gtp信号驱动能力过强，造成过冲和自激，过冲抑制电路对信号电平、前沿宽度、前沿抖动有一定影响，但不影响整体性能。经过过冲抑制电路后输送出增强型1pps/gtp信号，并将增强型1pps/gtp信号发送给显控板单元模块。显控板单元模块接收增强型1pps/gtp信号和操作人员的指令设置信号，通过接口及显示屏输出信号和及其内部的各种状态信息。
83.为了保障信号同步，接收机需要配置时钟，系统时钟准确度会影响设备的定时精度，准确度越高越好。外部时钟准确度通常比机内的要高，通常使用外部时钟，但如果外部时钟中断，接收机需要切换为机内时钟，不影响使用。
84.本接收机能自动切换内、外部时钟，优先使用外部时钟。内部时钟电路输出和外部时钟电路输出同时接入中心处理器不同的模块。当没有外部时钟时，中心处理器运用内部时钟。当有外部时钟时，外部时钟经过时钟缓冲器，将多种电平信号处理为特定电平信号，然后发送给时钟分路器，时钟分路器接收信号后将时钟信号分为两路，一路输出到中心处理器，一路传输到时钟分频器，时钟分频器为双路d触发器，将时钟信号进行降频处理后发送给看门狗，看门狗把时钟信号转换为时钟选择信号，并将时钟选择信号发送给中心处理器，同时通过单稳态触发器将时钟选择信号的上升沿或者下降沿转换为低电平脉冲信号，处理成系统复位信号，并将系统复位信号发送给中心处理器，时钟选择信号的电平转换与复位信号之间有一定时延，从而实现系统复位功能，完成内部时钟向外部时钟的切换。
85.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种长波授时监测接收机，包括天线模块、与天线固定连接的天线耦合器，其特征在于，它还包括：通过电缆与耦合器连接的信号处理底板单元模块，用于接收耦合的信号，对耦合处理的信号进行滤波、放大处理，并将处理后的信号发送给信号处理核心板单元模块；与信号处理底板单元模块电性连接的信号处理核心板单元模块，用于接收前段处理信号，首先对信号进行模/数转换，然后对转换后的信号进行数字处理，并对数字处理后的信号进行增强输出处理，将处理后的信号发送给显控板单元模块；与信号处理核心板单元模块输入端电性连接的时钟切换模块，自动切换内、外部时钟，优先使用外部时钟，并向信号处理核心板单元模块发送时钟信号；与信号处理核心板单元模块输出端电性连接的显控板单元模块，用于接收前段处理的信号和操作人员的指令设置信号，通过接口及显示屏输出数字处理后的信号及其内部的各种状态信息。2.根据权利要求1所述的长波授时监测接收机，其特征在于，所述时钟切换模块包括：与信号处理核心板单元模块输入端电性连接的内部时钟，用于提供内部时钟信号，并将内部时钟信号发送给信号处理核心板单元模块；与信号处理核心板单元模块输入端电性连接的时钟分路器，用于将外部时钟信号分为两路，一路输出到信号处理核心板单元模块，一路传输到时钟分频器处理；与时钟分路器输入端电性连接的时钟缓冲器，用于将多种电平的外部时钟信号转换为特定电平信号，并将转化后的信号输送到时钟分路器；与时钟缓冲器输入端电性连接的外部时钟，用于提供外部时钟信号，并将外部时钟信号发送给时钟缓冲器；与时钟分路器输出端电性连接的时钟分频器，用于接收时钟分路器发送的高频信号，将高频信号转换为低频信号，并将处理后的低频信号发送给看门狗；与时钟分频器输出端电性连接的看门狗，用于接收降频处理后的信号，将低频信号转换为时钟选择信号，并将时钟选择信号发送给信号处理核心板单元模块和单稳态触发器；与看门狗输出端电性连接的单稳态触发器，用于接收时钟选择信号，把时钟选择信号的上升沿或者下降沿转换为低电平脉冲信号，作为系统复位信号送入信号处理核心板单元模块。3.根据权利要求1所述的长波授时监测接收机，其特征在于，所述信号处理核心板单元模块包括：与信号处理底板单元模块输出端电性连接的模/数转换器，用于把信号转换为数字信号，并将转换后的数字信号发送给信号处理系统；与模/数转换器输出端电性连接的信号处理系统，用于对数字信号进行算法处理，并将算法处理后的数字信号发送给1pps处理模块、gtp处理模块；与信号处理系统输出端电性连接的1pps处理模块，用于接收信号处理系统输出的1pps信号，对1pps信号进行增强输出处理，并将增强后的1pps信号发送给显控板单元模块；与信号处理系统输出端电性连接的gtp处理模块，用于接收信号处理系统输出的gtp信号，对gtp信号进行增强输出处理，并将增强后的gtp信号发送给显控板单元模块。4.根据权利要求3所述的长波授时监测接收机，其特征在于，所述1pps处理模块包括：
与信号处理系统输出端电性连接的1pps缓冲电路，用于接收信号处理系统输出的1pps信号，保持信号的同步性、实时性，并将同步实时信号发送给一级增强器；与1pps缓冲电路输出端电性连接的一级增强器，用于让信号获得较强的驱动能力，并将增强后的信号发送给二级增强器；与一级增强器输出端电性连接的二级增强器，二级增强器包括4组单路反相器，每组电路同时输入和输出，让信号获得很强的驱动能力，并将再次增强的信号发送给过冲抑制电路；与二级增强器输出端电性连接的过冲抑制电路，用于接收二级增强器发送的信号，防止增强后的信号驱动能力过强造成过冲和自激，并输出增强型1pps信号。5.根据权利要求3所述的长波授时监测接收机，其特征在于，所述gtp处理模块包括：与信号处理系统输出端电性连接的gtp缓冲电路，用于接收信号处理系统输出的gtp信号，保持信号的同步性、实时性，并将同步实时信号发送给一级增强器；与gtp缓冲电路输出端电性连接的一级增强器，用于让信号获得较强的驱动能力，并将增强后的信号发送给二级增强器；与一级增强器输出端电性连接的二级增强器，二级增强器包括4组单路反相器，每组电路同时输入和输出，让信号获得很强的驱动能力，并将再次增强的信号发送给过冲抑制电路；与二级增强器输出端电性连接的过冲抑制电路，用于接收二级增强器发送的信号，防止增强后的信号驱动能力过强造成过冲和自激，并输出增强型gtp信号。

技术总结

一种长波授时监测接收机，它主要是解决现有的1PPS/GTP输出方法是处理器直接输出，或者通过缓冲电路输出，脉冲前沿宽度、前沿抖动性能不高，不能应用在高精度授时系统，系统时钟准确度不高等技术问题。其技术方案要点是：它包括天线模块、与天线固定连接的天线耦合器、通过电缆与耦合器连接的信号处理底板单元模块、与信号处理底板单元模块电性连接的信号处理核心板单元模块、与信号处理核心板单元模块电性连接的时钟切换模块、与信号处理核心板单元模块输出端电性连接的显控板单元模块，采用内部时钟、外部时钟自动切换，优先外部时钟方案，在不影响使用的情况下保持系统时钟高准确度，对每路1PPS/GTP进行增强输出处理，满足使用高精度时间的场合。用高精度时间的场合。用高精度时间的场合。