同步双锁相环调节方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信和时钟同步的技术领域，尤其涉及一种同步双锁相环调节方法。
【背景技术】
[0002]同步是通信系统内各种设备之间相互通信的基础，如果通信双方没有建立良好的同步，则信息在传送过程中就不可避免地会出现误码、滑码等现象，从而造成通信质量下降的后果。例如，对于语音通话来说，若通话双方没有建立同步就开始通话，双方很有可能会听到咔嗒声，甚至造成双方无法通信的后果；若通信双方没有建立同步就进行收发传真，很有可能造成接收方接收到的信息不全或者模糊不清等后果，因此，为了确保通信双方的通信质量，同步在通信系统中是必不可少的。
[0003]时钟锁相环装置是实现时钟同步的一种装置，它实现时钟同步效果的好坏直接关系到数字通信系统能否正常通信。传统时钟锁相环装置的工作原理是比较本地时钟与上级基准时钟的相位，通过相位差调整本地时钟的频率，以实现本地时钟频率与上级基准时钟频率一致。
[0004]例如，中国专利文献CN1770634A公开一种时钟锁相环装置，包括鉴相器、环路滤波器、处理器、分频器，还包括DDS单元和向所述DDS单元提供时钟的本地时钟源。其中，DDS单元分别连接所述处理器和分频器，用于在所述处理器的控制下，根据频率差调整输出的时钟频率，以便所述时钟频率锁定参考时钟频率。
[0005]但是以此种方式调整的频率和相位一般会以“阻尼振荡”的方式进行收敛，此过程很长，无法满足快速启动的要求，同时在调整相位过程中，经常需要过调整以补偿绝对相位误差，导致频率晃动，影响时钟的短期稳定度。
【发明内容】
[0006]本发明的一个目的在于:提供一种同步双锁相环调节方法，通过两个锁相环分别对本地时钟进行调相和调频控制，实现相位快速修正和频率缓慢调整，提高本地时钟调整过程的速度和稳定度。
[0007]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]一种同步双锁相环调节方法，包括:
[0009]获取本地时钟与上级基准时钟的相位差；
[0010]校准模式下，将本地时钟通过频率合成方式调整至高频值，以该高频值作为计数频率；
[0011 ] 改变分频计数器B的脉冲计数值，快速改变本地时钟的相位，使本地时钟的相位与上级基准时钟同步；
[0012]通过本地时钟与上级基准时钟的相位差反推计算出本地时钟的实际频率与本地时钟的固有频率之间的误差，调节本地时钟的实际频率，使频率误差趋向零收敛。
[0013]具体地，本地时钟的固有频率是指本地时钟理论上的无误差的频率，而本地时钟的实际频率是指本地时钟实际工作过程中的存在误差的频率。
[0014]具体地，本发明采用两个锁相环，一个锁相环用于快速使本地时钟的相位与上级基准时钟的相位同步，该锁相环根据鉴相器反馈的鉴相值确定相位差，直接调整分频计数器B的脉冲计数值，通过改变脉冲计数值大小直接调整本地时钟相位，使其与上级基准时钟相位同步，称为“调相环”。另一个锁相环用于调整频率同步，该锁相环通过鉴相器做累积相位误差处理，同时计时，由于相位差是频率差在时间上的累积，故可以通过相位差反推频率差，锁相环获得频率差后再通过一定算法调整本地时钟的实际频率，使频率误差趋向零收敛，称为“调频环”。
[0015]从短时间来看，“调相环”能很好的保证本地时钟相位的瞬态性能，可以快速准确的捕获跟踪上级基准时钟的相位，由于是根据相位调相位，因此较短时间就能将相位调整准确，大大缩短本地时钟跟踪捕获上级基准时钟达到相位同步的时间。从长时间来看，“调频环”能很好的保证本地时钟的稳态性能，该锁相环仅为调准本地时钟的实际频率，对相位准确度没有要求，因此只需将相位的相对误差调准，即只需频率调整，不需要调整相位的绝对误差。
[0016]上述两个锁相环的不同之处在于，“调相环”通过改变分频计数器B的脉冲计数值快速调整相位，并不调整本地时钟的实际频率；而“调频环”根据相位差反推频率差，在不改变分频器计数器的脉冲计数值的情况下，通过控制器调整本地时钟的实际频率，使频率误差趋向零收敛。通过两个锁相环相辅相成，既可满足相位快速捕获和修正，又保证频率调整的尚稳定性和尚精度，而且此方法更利于晶振老化t旲型的建立，以及提尚后续在丢失上级基准时钟状态下的保持性能。
[0017]作为一种优选的技术方案，所述步骤:将本地时钟通过频率合成方式调整至高频值，以该高频值作为计数频率之后，还包括:
[0018]利用本地时钟的固有频率计算出与该实际频率的高频值对应的固有频率的高频值；
[0019]根据本地时钟的固有频率的高频值和需要输出脉冲信号的频率确定分频计数器A、分频计数器B的初始化计数值。
[0020]具体地，分频计数器A和分频计数器B的初始化计数值是本地时钟向外部输出一个脉冲信号需要经历的内部脉冲的理论次数。即当本地时钟的实际频率与固有频率一致时，本地时钟经历初始化计数值次数的内部脉冲就能向外部输出一个准确的脉冲信号。
[0021]优选的，分频计数器A应用在“调频环”，分频计数器B应用在“调相环”。
[0022]作为一种优选的技术方案，所述步骤:改变分频计数器B的脉冲计数值，具体包括:
[0023]判断本地时钟的相位是否滞后于上级基准时钟的相位；
[0024]若是，根据滞后的相位差减少分频计数器B的脉冲计数值；
[0025]若否，根据超前的相位差增加分频计数器B的脉冲计数值。
[0026]作为一种优选的技术方案，所述步骤:根据滞后的相位差减少分频计数器B的脉冲计数值，具体包括:
[0027]根据相位差计算脉冲数差值；
[0028]将分频计数器B的脉冲计数值调整为:初始化计数值减去两倍的脉冲数差值，使本地时钟的下次脉冲信号的相位与上级基准时钟的相位同步；
[0029]输出下次脉冲信号后，将分频计数器B的脉冲计数值调整为:初始化计数值减去脉冲数差值，使本地时钟的脉冲信号周期与上级基准时钟的脉冲信号周期相等。
[0030]作为一种优选的技术方案，所述步骤:根据超前的相位差增加分频计数器B的脉冲计数值，具体包括:
[0031]根据相位差计算脉冲数差值；
[0032]将分频计数器B的脉冲计数值调整为:初始化计数值加上两倍的脉冲数差值，使本地时钟的下次脉冲信号的相位与上级基准时钟的相位同步；
[0033]输出下次脉冲信号后，将分频计数器B的脉冲计数值调整为:初始化计数值加上脉冲数差值，使本地时钟的脉冲信号周期与上级基准时钟的脉冲信号周期相等。
[0034]作为一种优选的技术方案，所述步骤:调节本地时钟的实际频率，使频率误差趋向零收敛之后，还包括:
[0035]记录本地时钟与上级基准时钟的相位差；
[0036]计算相邻两次相位差的差值；
[0037]判断相邻两次相位差的差值是否为零；
[0038]若是，退出校准模式；
[0039]若否，返回所述步骤:记录本地时钟与上级基准时钟的相位差。
[0040]具体地，由公式Λ f =ΔΡ/ Δ T可知相位差Λ P是频率差Λ f在时间上的累积，从公式分析，通过调整频率差Λ f，当相位差Λ P为O时，表示频率差Λ f也为O。因此，保持分频计数器A的脉冲计数值不变，调整本地时钟的实际频率，经过时间T后，在输出脉冲信号X和输出脉冲信号χ+1时刻本地时钟与上级基准时钟的相位差Ρ(χ) =Ρ(χ+1)，即Λ P=0，由此判断此时频率差Λ f为O。
[0041]具体地，此处的相位差Λ P指的并不是绝对的本地时钟与上级基准时钟的相位差，而是输出两个相邻脉冲