衛(wèi)星定位系統(tǒng)馴服的高精度頻率源.pdf

1、GPS(Global Positioning System)即全球定位系統(tǒng)，是美國國防部在子午儀系統(tǒng)（GPS系統(tǒng)前身）的基礎上研發(fā)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。到1994年全球覆蓋率高達98％的24顆GPS衛(wèi)星已全部布設完成。它可以為全球范圍內的用戶提供實時定位與導航功能，同時它也可以利用高穩(wěn)定度的星載原子鐘提供精準的授時功能。目前采用GPS衛(wèi)星時鐘源同步本地時鐘的技術已成為國內外產(chǎn)生高精度和高穩(wěn)定時鐘的主流方法之一。該技術的核心思想是:在衛(wèi)星傳

2、輸正常時，通過手持端接收衛(wèi)星信號用衛(wèi)星時鐘馴服本地時鐘;衛(wèi)星信號不穩(wěn)定時，則由本地時鐘（恒溫晶振）代替衛(wèi)星時鐘工作輸出脈沖信號。
　　 本文首先對4大全球定位系統(tǒng):美國GPS全球定位系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)、歐盟Galileo系統(tǒng)以及后起之秀我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)進行了介紹和對比，并對各個系統(tǒng)的優(yōu)缺點進行了簡單分析。這之中屬美國的GPS系統(tǒng)在全球范圍內應用的最早也最為廣泛，它的技術相對成熟，地面接收模塊成本也較低，因此本系統(tǒng)

3、采用物美價廉的美國GPS模塊作為接收衛(wèi)星信號產(chǎn)生脈沖信號的接收端。本文設計的是基于授時型GPS模塊的頻率源系統(tǒng)，它通過GPS接收模塊輸出的10kHz信號和lpps信號實現(xiàn)對本地晶振的馴服，來輸出高精度的頻率源信號，并對兩種方式馴服效果進行分析和對比。10kHz馴服部分通過鎖相環(huán)實現(xiàn)，在GPS模塊鎖定衛(wèi)星后會輸出一個高精度的10kHz信號，系統(tǒng)會用這個10kHz信號去馴服本地恒溫晶振。它主要由2部分組成:(1) GPS模塊:通過接收衛(wèi)星發(fā)

4、射的信號，處理輸出高精度的脈沖信號作為信號源的時間基準;(2)半數(shù)字鎖相環(huán):實現(xiàn)GPS信號對本地晶振的馴服，主要有鑒相器、無源環(huán)路濾波器、CPLD分頻和高精度的恒溫晶振幾部分組成。lpps部分則主要由相位時間差測量模塊、數(shù)據(jù)處理和電壓反饋組成，相位時間差測量模塊會測量出lpps信號和晶振經(jīng)分頻后輸出信號之間的相位差，然后這個相位差會被送至單片機處理以輸出一個反饋信號至恒溫晶振的控制端，控制晶振輸出頻率的變化，達到校正本地晶振輸出高性能頻