基于GPS的恒溫晶振頻率校準系統(tǒng)的設計與實現
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3 實驗結果
在衛(wèi)星信號正確接收的情況下，系統(tǒng)可以在短時間內把恒溫晶振的頻率校準到較高的準確度與穩(wěn)定度上。實驗結果表明，恒溫晶振被調節(jié)后可以輸出更準確的10MHz信號，誤差小于0．01 Hz，頻率的精度與長期穩(wěn)定性都得到明顯改善。1PPS信號沒有累計誤差，在連續(xù)不重復的201個1PPS上升沿之間，即以200 s作為閘門時間，測出恒溫晶振MV180在調控與未調控狀態(tài)時，每200 s的平均頻率偏差，圖6為部分實際測試圖，實線和虛線分別代表恒溫晶振在調控與未經調控狀態(tài)的測試結果，其中實線部分的平均頻率偏差是-7．41x10-5Hz，均方差為3．10x10-3Hz。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/192756.htm
依照文中方案設計兩套完全獨立的系統(tǒng)，以其中一套系統(tǒng)的恒溫晶振的時鐘信號為基準，每秒與另一套系統(tǒng)的恒溫晶振的時鐘信號對比一次，相位差用300 MHz的時鐘進行量化，測量分辨力為3．3 ns，部分測試結果如圖7所示。圖7(a)顯示每秒測得的相位差；由于存在測量誤差，因此采用滑動平均濾波的方法，在每秒測量兩套系統(tǒng)相位差的同時，計算出最近200次的平均相位差，如圖7(b)所示。表2對圖7的實際測量數據進行統(tǒng)計，7(b)中的均方差是0．68度，四分位差為O．60度，說明兩套獨立系統(tǒng)的頻率一致性很高，具有良好的穩(wěn)定度。
恒溫晶振經過校準后的頻率偏差小于0．01 Hz，在1PPS準確輸出時，累加1PPS具有的100 ns誤差，授時模塊輸出的時間信息誤差小于105 ns。當GPS接收機未正常工作時，由于恒溫晶振前期經過頻率校準和自身較高的穩(wěn)定度，在一定時間內依然可以保證高精度的授時功能。
4 結束語
由文中的分析和詳細的實驗結果可知，基于GPS的秒信號對恒溫晶振頻率偏移的自動測量以及對晶振壓控端電壓的自動控制，使晶振受老化和外界干擾的影響得到了明顯的抑制，能夠在較短時間內將晶振校準到較高的頻率準確度上，并提高長時間的穩(wěn)定性。晶振頻率準確度的顯著提高，也有利于對授時功能的設計。總之，該系統(tǒng)采用實用簡便的方法達到了將恒溫晶振調整到較高指標的目的，具有廣泛的應用價值。
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