多种异频频率源同步一种频率输出的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及频率融合，主要用于时间设备的多种频率源的融合，尤其涉及一种将多种不同频率的频率源融合成一个固定频率输出的系统和方法。
【背景技术】
[0002]目前在通讯、交通和电力等行业中有很多不同的频率设备，其产生的频率种类也很多，例如1MHz、2Mbit、2MHz和IPPS等等，不同的频率指标也不同，设备新旧造成的频率输出准确度也不同，很难统一到同一个频率上来，对后端频率的使用造成了很大的影响。因此需要一种能把不同频率的频率源同步成一种频率输出，不管前端频率源怎么变化对后端固定频率输出没有影响。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题在于提供一种多种异频频率源同步一种频率输出的系统及方法，把不同频率的频率源同步成一种频率输出，以解决现有技术存在的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
多种异频频率源同步一种频率输出的系统，包括以下功能单元:
监测单元，对系统输入的多路异频频率源和系统输出频率进行状态监测，判断出频率源是否正常；
控制单元，根据监测单元的状态监测结果，从多种异频频率源中选择出跟踪频率源； 锁定单元，实现系统输出对所述跟踪频率源的频率锁定和相位锁定；
输出单元，通过数字锁相环把锁定后的所述跟踪频率源生成为指定频率输出；
时钟单元，采用低频的高稳时钟信号作为输入，把输入频率倍频至系统工作所需的高频率时钟信号，作为输出单元和输入监测的采样时钟信号和系统的高稳工作时钟。
[0005]监测单元中采用的监测方法为统计出频率源两次上升沿之间的时间值，累计定时I；后取平均计算出周期值P r,与设定的超出容限值p_和恢复容限值P _进行比较，判断输入和输出频率状态是否正常，即如果PjPniax或者P ^pnun累计超过累计定时T d，则该频率源频率超限；如果P1XPniax并且P >_累计超过累计定时Td，则认为该频率源频率正常；所述累计定时I；和Td小于60秒钟。
[0006]所述控制单元对输入频率源分配优先级，根据频率源的优先级和监测单元的状态监测结果从多种异频频率源中选择优先级最高且频率正常的频率源作为跟踪频率源。
[0007]若选择的跟踪频率源与当前跟踪频率源不同，采用零相位切换进行频率源切换；所述零相位切换是指在跟踪频率源切换时，系统从Active状态进入Hold状态，输出保持原相位，系统按固定相位偏移、输出频率不变，直到系统输出频率相位与选择出的跟踪频率源相位相同，系统状态切换回Hold状态。
[0008]所述相位锁定方法为:系统计算输入输出频率上升沿的时间差相减得出相位差A P，然后与容限值进行判断比较，如果超过容限值则认为相位失锁。
[0009]相位失锁分为正失锁和负失锁；所述相位差△ P〈Ph_时为负失锁，对输出进行正向调节，增大ΔΡ;若相位差ΛΡ>Ρ1ι_时为正失锁，对输出进行负向调节，减小ΔΡ。
[0010]所述频率锁定方法为:系统计算输入输出周期的差值A F，然后与容限值进行判断比较，如果超过容限值则认为频率失锁。
[0011]所述频率失锁分为正失锁和负失锁；正失锁是频率差AFSFniax，对输出进行负向调节，减小AF;负失锁是频率差AF〈F_，对输出进行正向调节，增大AF。
[0012]所述输出单元采用数字锁相环。
[0013]多种异频频率源同步一种频率输出的方法，包含以下步骤:
步骤一:采用监测单元对系统输入的多路异频频率源和系统输出频率进行状态监测，判断频率源是否正常；
步骤二:采用控制单元，根据监测单元的状态监测结果，从多种异频频率源中选择出跟踪频率源；
步骤三:采用锁定单元，实现系统输出对所述跟踪频率源的频率锁定和相位锁定；步骤四:采用输出单元，通过数字锁相环把锁定后的所述跟踪频率源生成为指定频率输出。
[0014]本发明的有益效果:能够将不同频率设备产生的频率统一到同一个频率上来，把不同频率的频率源同步成一种频率输出，不管前端频率源怎么变化对后端固定频率输出没有影响。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的系统原理框图。
[0016]图2为本发明监测单元对输入多频率源监测的工作流程图。
[0017]图3为本发明控制单元的选择跟踪频率源的工作流程图。
[0018]图4为本发明控制单元的零相位切换示意图。
[0019]图5为本发明锁定单元的系统输出对跟踪频率源的频率锁定和相位锁定的工作流程图。
[0020]图6为本发明输出单元的原理框图。
[0021]图7为本发明时钟单元的从选择出来的输入频率源输出指定频率的原理框图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0023]本发明提供一种多种异频频率源同步一种频率输出的系统，参见图1，包括以下功能单元:
①监测单元，用于对系统输入的多路异频频率源和系统输出频率进行状态监测。
[0024]允许多种不同的频率源输入，对每一路频率源进行状态监测。主要监测每个输入频率源和系统输出频率是否超限，通过测量频率源的周期与阀值周期进行比较，参见图2。监测单元统计出频率源两次上升沿之间的时间值，累计定时I；后取平均计算出周期值P y与设定的周期的上限？_(超出容限值)和下限？_(恢复容限值)进行比较，判断输入和输出频率状态是否正常，即如果ρ)ρ_或者P ^pnun累计超过累计定时T d，则该频率源频率超限；如果P1XPniax并且P ,Pnun累计超过累计定时T d，则认为该频率源频率正常。
[0025]对不同的频率源周期的容限值？_和P _是不同的，累计定时T肩T d都是相同的。对频率的判断时间，即累计定时I；和T d，一般小于60秒钟。
[0026]②控制单元，用于根据监测单元的状态监测结果，从多种异频频率源中选择出跟踪频率源。
[0027]控制单元根据功能需要给多路频率源分配不同的优先级，优先级从0-7代表优先级由高到低。系统读取优先级最高的频率源，然后根据监测单元的结果(频率源是否正常)来选择是否采用该频率源作为跟踪源。选择的结果是优先级最高并且频率正常的频率源，参见图3。
[0028]如果频率源选择的结果与当前频率源不同，则控制单元会进行频率源切换。为了保证输入输出同相位，必须采用零相位补偿技术，即当频率源选择的结果与当前频率源(即老参考频率源)不同时，系统从Active(跟踪)状态进入Hold(保持)状态，系统跟踪频率源取消使能，输出保持原先的相位，参见图4中输出时刻I所示。系统开始按固定相位A Tp偏移，输出频率不变，直至输出时刻η时，系统输出频率相位与选择出的跟踪频率源(即新参考频率源)相位相同，系统状态由Hold切回Active，此时系统跟踪频率源使能，参见图4。
[0029]零相位切换技术实际上是在两个不同频率源Active之间插入Hold模式，让输出连续且频率不变，相位从一个位置慢慢偏移到另一个位置，保证了输入和输出同相位。频率源切换时间不固定，要根据新频率源相位和输出相位差的大小而定。A Tp的设定应该保证输出相位连续，不应过大。
[0030]③锁定单元，实现系统输出对所述跟踪频率源的频率锁定和相位锁定，参见图5。
[0031]频率锁定方法为:系统计算输入输出周期的差值AF，然后与容限值进行判断比较，如果超过容限值则认为频率失锁。频率失锁分为正失锁和负失锁；正失锁是频率差△F>F_，对输出进行负向调节，减小AF ;负