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基于CPLD的时间信号精确同步研究

石油天然气学报 2011年第4期33卷 105-108,118页

作者：周永亮王军民薛良玉胡文宝油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学)长江大学地球物理与石油资源学院湖北荆州434023 华北油田二连分公司内蒙古锡林浩特026000

电磁波阵列数据采集系统要配合井中大功率电磁脉冲源使用,为了能够严格同步发射地震波、采集反射波,需要精确的时间同步信号。主要论述在复杂可编程逻辑器(CPLD)的控制下,结合恒温晶振(OCXO),实现全球定位系统(GPS)失效情况时的精确时... 详细信息

电磁波阵列数据采集系统要配合井中大功率电磁脉冲源使用,为了能够严格同步发射地震波、采集反射波,需要精确的时间同步信号。主要论述在复杂可编程逻辑器(CPLD)的控制下,结合恒温晶振(OCXO),实现全球定位系统(GPS)失效情况时的精确时间同步。在设计中采用CPLD作为GPS和OCXO同步时钟的控制和数据处理CPU,加速数据处理进度,提高了同步精度,在GPS失效时实现秒脉冲的平滑切换。且用CPLD取代在同步时钟设计中应用较多的单片机结构,使系统更小功耗更低。

关键词：复杂可编程逻辑器全球定位系统恒温晶振通用异步接收发送器

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基于GPS授时的电网频率测量技术的研究

电源技术 2016年第3期40卷 709-710,714页

作者：潘宇婷陈宇晨王承宇侯昀上海工程技术大学上海201620 上海市电力公司上海200122

提出了一种基于GPS授时的电网频率测量的新方法,系统以GPS接收机提供的1PPS信号为基准源,结合GPS时钟信号和恒温晶振时钟信号精度互补这一特性,通过调控恒温晶振的压控端,使其输出频率随之改变,以维持短期和长期的时钟精度和稳定性。然... 详细信息

提出了一种基于GPS授时的电网频率测量的新方法,系统以GPS接收机提供的1PPS信号为基准源,结合GPS时钟信号和恒温晶振时钟信号精度互补这一特性,通过调控恒温晶振的压控端,使其输出频率随之改变,以维持短期和长期的时钟精度和稳定性。然后将此时钟提供给DSP的定时器,通过DSP的e CAP模块对输入信号的上升沿进行捕获,记录两个上升沿的触发时间得到电网的实时频率。

关键词： GPS授时恒温晶振粒子滤波捕捉单元

CDMA2000基站GPS/GLONASS同步的可编程逻辑实现

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半导体技术 2003年第9期28卷 69-71页

作者：刘春平安鹤男熊水金深圳大学工程技术学院江西财经职业学院江西九江332000

给出了一种用于第三代移动通信系统(3G)CDMA2000基站的时钟同步方案。由一个双星接收卡接收GPS/GLONASS标准秒信号作为整个时钟同步系统的参考,分两级锁相环实现。该设计保证了输出时钟的长期稳定性和短期稳定性,满足协议所规定的同步... 详细信息

给出了一种用于第三代移动通信系统(3G)CDMA2000基站的时钟同步方案。由一个双星接收卡接收GPS/GLONASS标准秒信号作为整个时钟同步系统的参考,分两级锁相环实现。该设计保证了输出时钟的长期稳定性和短期稳定性,满足协议所规定的同步精度。详细介绍了数字鉴相器、2s产生电路、相差检测及控制电路的电路设计和有关仿真结果。

关键词： CDMA2000基站时钟同步锁相环恒温晶振鉴相分频

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分布式槽波地震数据同步采集系统设计

工矿自动化 2017年第3期43卷 1-6页

作者：黄三张法全叶金才王国富王小红桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541004 广西无线宽带通信与信号处理重点实验室广西桂林541004

为实现槽波地震数据采集系统中各个采集终端之间及同一采集终端2个通道之间的同步,设计了一种分布式的双通道槽波地震数据同步采集系统。该系统采用弱信号调理电路提高地震信号的信噪比,采用八通道同步采样芯片实现了同一采集终端上2个... 详细信息

为实现槽波地震数据采集系统中各个采集终端之间及同一采集终端2个通道之间的同步,设计了一种分布式的双通道槽波地震数据同步采集系统。该系统采用弱信号调理电路提高地震信号的信噪比,采用八通道同步采样芯片实现了同一采集终端上2个通道的同步采样,构建了由GPS接收机、数字锁相环及STM32主控制器组成的时钟同步系统,并采用自适应恒温晶振模型驯服算法对恒温晶振的温漂特性和老化特性进行预测和校准,使得各采集终端在矿井中仍可保持长期的时钟同步和时间同步。测试结果表明,该系统实现了分布式多通道地震信号的同步采集,在井下连续工作8h,各个数据采集终端之间的同步精度优于10μs。

关键词：煤炭开采槽波地震监测数据采集同步采样 AOM驯服算法恒温晶振

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基于边沿效应的压缩晶体谐振带宽的方法研究

基于边沿效应的压缩晶体谐振带宽的方法研究

作者：金瑜珍西安电子科技大学

学位级别：硕士

传统的恒温晶体振荡器存在精度低、稳定度低、易老化等缺点。本文通过对普通恒温晶振进行分析研究,提出了以边沿效应模糊区为理论基础的压缩晶体谐振谱线带宽的方法,有效地解决了以上问题。从高分辨率的角度来看晶振的谐振频率不是一个... 详细信息

传统的恒温晶体振荡器存在精度低、稳定度低、易老化等缺点。本文通过对普通恒温晶振进行分析研究,提出了以边沿效应模糊区为理论基础的压缩晶体谐振谱线带宽的方法,有效地解决了以上问题。从高分辨率的角度来看晶振的谐振频率不是一个点,而是一段区间,该方法的目的就是压缩这段区间,以提高晶振输出频率的精度。普通的晶体振荡器采用的是LC谐振器,而本论文设计的晶振中使用了两个晶振,一个用于选频,另一个用于稳频。晶振振荡起来后,通过调节选频晶振的谐振中心频率使两个晶振的谐振频率靠近,从而使这两个晶振谐振带宽的边沿处重叠,最终振荡电路振荡于这段重叠区域内,压缩了振荡范围,提高了精度。论文中设计了振荡电路、温度控制电路、测量振荡电路输出信号的方法。最终通过实验测量晶振的相噪,达到了减小相噪、提高精度的目的,证明了利用边沿效应可以压缩晶体的谐振带宽。

关键词：边沿效应恒温晶振压缩谐振带宽双晶体

惯导模拟系统硬件平台的设计及其测试技术研究

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同方学位论文库

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惯导模拟系统硬件平台的设计及其测试技术研究

作者：李炎南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着导航技术的发展，高性能、高可靠性的导航计算机在导航领域得到了广泛应用。为了验证导航计算机的性能，需要研制多功能的惯导模拟仿真系统对导航计算机进行半实物仿真。论文对惯导模拟系统硬件平台进行了深入研究，研制了基于PCI... 详细信息

随着导航技术的发展，高性能、高可靠性的导航计算机在导航领域得到了广泛应用。为了验证导航计算机的性能，需要研制多功能的惯导模拟仿真系统对导航计算机进行半实物仿真。论文对惯导模拟系统硬件平台进行了深入研究，研制了基于PCI板卡的惯导模拟系统硬件平台，提出了惯导模拟系统硬件平台的测试方案，实现了一套混合型总线（PCI总线与USB总线）测试系统，并对惯导模拟系统硬件平台主要接口性能进行了测试。根据惯导系统半实物仿真对硬件模拟接口功能与性能等方面的需求，论文研究了一种基于PCI总线板卡的惯导模拟系统硬件平台。该硬件平台以加固工业控制计算机为主控计算机，在windows XP操作系统环境下，利用PCI板卡扩展和实现了惯性器件模拟频率脉冲输出、多通道串口通讯和同步脉冲信号输出等硬件接口功能。为了测试惯导模拟系统硬件平台的接口性能，论文研究了基于混合型总线的测试系统。根据惯导模拟系统硬件平台的惯性器件模拟输出接口的特点，研究了一种基于定闸门高速连续测频方法的改进方法，以C8051F系列单片机为处理器，以USB总线为测试总线，实现了一套多通道高精度动态频率测试设备。针对测频设备中恒温晶振（OCXO）长期稳定性差导致频率准确度下降的缺点，论文研究了GPS秒脉冲信号对恒温晶振进行时钟校准的方法，以TDC-GP2测量时间间隔，以C8051F310为处理器进行Kalman滤波处理，DAC1220进行数模转换，实现了GPS秒脉冲信号对恒温晶振（OCXO）的校准功能。通过论文设计的测试系统，对惯导模拟系统硬件平台的惯性器件模拟接口与多通道串口通讯接口以及同步脉冲信号输出进行了测试，验证了惯导模拟系统硬件平台主要接口的软硬件性能。论文设计的基于PCI总线板卡的惯导模拟系统硬件平台，具有实时性好、可靠性高、接口丰富、扩展性好等特点，可适用于验证导航计算机硬件以及板载导航软件综合性能的半实物仿真试验。

关键词：惯导模拟仿真系统 PCI总线高速连续测频 C8051F 恒温晶振时钟校准

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高稳定度晶体振荡器特性研究

高稳定度晶体振荡器特性研究

作者：李立波西安电子科技大学

学位级别：硕士

由于现代雷达、通信技术的高速发展，相关系统对于频率源品质的要求越来越高，加之国际贸易中高端频率源产品禁运，使得我国研制高稳定晶体振荡器成为一项刻不容缓的任务。此外，频率合成技术迅猛发展，让系统对频率合成中单个晶体振荡... 详细信息

由于现代雷达、通信技术的高速发展，相关系统对于频率源品质的要求越来越高，加之国际贸易中高端频率源产品禁运，使得我国研制高稳定晶体振荡器成为一项刻不容缓的任务。此外，频率合成技术迅猛发展，让系统对频率合成中单个晶体振荡器参考源的要求越来越高，因此开发高稳定晶体振荡器具有广阔的空间。本文通过对高稳定晶体振荡器相位噪声特性、频率温度特性以及老化漂移特性分别进行研究并设计了数款高质量的晶体振荡器。其中低相位噪声晶体振荡器通过选取合适的稳压源和振荡电路，最终获得较高相位噪声指标，其中1KHz处达到-160dBc;微机温度补偿晶体振荡器通过单片机的控制将频率温度稳定度提高一个数量级，使其频率温度稳定度优于0.5ppm;恒温晶体振荡器的频率温度特性比普通晶振更为优异，其频率温度稳定度优于0.5ppb;老化补偿晶振的日老化漂移较未补偿之前降低4倍，接近0.05ppb。

关键词：低相位噪声晶振微机补偿晶振恒温晶振老化补偿晶振

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基于Kalman滤波的授时测量系统研究

计算机测量与控制 2009年第8期17卷 1517-1519页

作者：赵宏伟廉保旺冯娟西北工业大学电子信息学院陕西西安710072

高精度授时设备大都是由昂贵的硬件设备组成,并采用GPS时间基准,这在成本上和安全性上限制了授时设备的应用;为解决这一矛盾,以我国自主的北斗系统时间作为基准,采用软件实现了一种高精度校频算法,利用该算法对可驯恒温晶振进行连续校频... 详细信息

高精度授时设备大都是由昂贵的硬件设备组成,并采用GPS时间基准,这在成本上和安全性上限制了授时设备的应用;为解决这一矛盾,以我国自主的北斗系统时间作为基准,采用软件实现了一种高精度校频算法,利用该算法对可驯恒温晶振进行连续校频,可得到高稳定高精确的时间信号;实验结果表明:在稳定状态下,系统输出时间的频率稳定度达到10-12量级,能够满足高精度的授时需求。

关键词： Kalman滤波北斗校频恒温晶振

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面向电力系统的时间同步装置研究与实现

面向电力系统的时间同步装置研究与实现

作者：何楷成都理工大学

学位级别：硕士

时间同步是电力系统能够稳定运行的前提,时间同步系统为电力系统的正常工作提供了保障。随着电力系统的不断发展,电力系统时间同步技术也在不断更新换代,时间同步技术的成熟度决定了电力系统中时间的稳定性,从而关系到电力系统整体的稳... 详细信息

时间同步是电力系统能够稳定运行的前提,时间同步系统为电力系统的正常工作提供了保障。随着电力系统的不断发展,电力系统时间同步技术也在不断更新换代,时间同步技术的成熟度决定了电力系统中时间的稳定性,从而关系到电力系统整体的稳定运行。随着电力系统规模的扩大以及更多智能化、分布式装置接入电网,电力系统中不同的设备和系统对时间同步精度的需求呈现出差异化。针对单一的某一种时间同步方式无法满足电力系统中各种各样的设备和系统对时间同步精度的要求这一情况,结合某公司关于电力系统的时间同步装置研究项目,本文研制了一种面向电力系统的时间同步装置,该装置结合了目前电力系统中常用的几种时间同步方式,具备覆盖广、精度高、稳定性强、支持多场景使用的特点,能够满足电力系统中绝大部分设备和系统的需求,并且与传统时间同步设备相比精度和稳定性更高。首先,研究了由电网各级时间同步系统共同构成的电力系统时间同步网,以及时间同步装置和时间信号传输介质,详细分析了三者的联系与组成结构,以及各部分的作用和工作原理。然后,提出了该时间同步装置具备的时间同步方式主要分为卫星导航系统授时、有线方式授时和网络对时协议授时。其中,卫星导航系统授时主要分为北斗卫星授时和GPS授时,有线方式授时主要分为秒脉冲授时和IRIG-B时间码授时,网络对时协议授时主要是基于PTP/NTP/SNTP协议的授时。对这几种时间同步方式的理论原理进行了系统地分析,针对每种时间同步方式的特性,可以应用在电力系统中不同的设备和系统,满足电力系统各个场景的应用需求,多种时间同步方式互备,可以提高电力系统的安全性与稳定性。该时间同步装置在进行功能设计时,将系统分为7个单元,包括时间信号接收单元、时间信号产生单元、时间信号输出单元、显示与操作单元、控制单元、底板和电源单元。其中,时间信号接收单元负责接收外部标准时间或卫星时间,外部标准时间的传输方式可为IRIG-B码、NTP或PTP,卫星时间输入方式为卫星模块的串口通信;时间信号产生单元负责将外部送入的1PPS信号作为基准信号,对收到的时间信号进行处理,利用锁相环原理校准装置内部晶振;时间信号输出单元将标准时间信号通过不同的接口输出,以便适应不同应用场景;显示与操作单元可实时查看装置的本地状态或修改参数配置,实现各项人机交互和界面显示功能;控制单元负责控制和管理各单元,收集本地所有单元状态并进行管理,同时保存系统运行日志;底板用于各功能模块之间通信,采用模块化可拔插式设计,各功能模块插件位置设计硬件接口地址;电源单元实现对装置整机的电源供电,采用双电源互备冗余的方式提供电源保障,提升系统可靠性。根据电力系统具体的使用要求,提出了该装置的具体功能以及要应用在电力系统需要满足的技术指标,方便后期验证装置的性能。该装置在硬件核心处理上采用FPGA芯片搭配ARM处理器的协同工作模式,对装置各功能单元的硬件结构进行设计、各种核心芯片的选型及电源辅助电路等进行了设计。该时间同步装置在进行实际原理图设计时,采用模块化设计方式,将装置分为4大模块,包括卫星信号接收模块、校频与管理模块、时间信号输出模块和显示与操作模块。首先,分析了每个模块的具体配置,并根据每个模块的工作原理和实现功能设计了模块之间的通信方式。其次,研究了IRIG-B码的码元特点与解码方式,设计了IRIG-B码的解码流程,在FPGA芯片中采用Verilog HDL硬件描述语言进行了相关功能的设计和仿真。设计了PTP网络授时方式的硬件电路结构,提出了装置内部通过恒温晶振提供高稳频率源的动态调整方式。时间信号经运算放大后,通过不同的接口输出,以便适应不同应用场景。每个输出的信号均采用物理隔离的方式,以提高系统的安全性。最后,对时间同步装置的机箱结构进行了设计,采用符合电力系统需求的架装式结构,适用于电网中不同厂站的使用、置换和升级。最后,对研制的时间同步装置进行相关功能指标验证,包括各种时间同步方式的精度验证,报文收发验证以及守时功能验证。实验结果显示该系统的时间同步方式均工作正常,指标精度可以满足电力系统对时间精度的要求,恒温晶振的守时精度可以在卫星信号丢失情况下保持较高指标。

关键词：时间同步电力系统 FPGA 硬件设计恒温晶振