专利名称：振荡控制装置和同步系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来控制振荡器频率的振荡控制装置，并且涉及一种用来使所述振荡器的频率与位于远程站点的振荡器的频率同步的同步系统。
背景技术：
在较早的开发中有一种远程校准系统，其中从远程站点提供了用来使测量仪器能够精确测量的参考值(见JP-2004-326671A文献1)。在远程校准系统中的“校准”表示用来定义由仪器或测量系统指示的值或者由实物量具或参考材料代表的值与由标准实现的值之间关系的一系列操作。
作为一个实例，在远程校准系统中，测量了位于站点B的被校准的振荡器的频率b与从GPS(全球定位系统)卫星发射的GPS信号的频率f之间的差(即b-f)，并且在同一测量时间，测量了位于站点A的参考振荡器(即国家计量院的标准振荡器)的参考频率a与从GPS卫星发射的GPS信号的频率f之间的差(即a-f)。随后，通过通信网络例如互联网获得两次测量所获数据之间的差，即{(b-f)-(a-f)＝(b-a)}。由于这个差频率(b-a)代表被校准的振荡器的频率b偏离参考振荡器的参考频率a的偏差，因此会校准位于站点B的振荡器。
在由Symmetricom公司提出的数据表“58503B GPS时间和频率参考接收机”文献2中，已经提出能够与GPS信号同步的振荡器。图3示出了在文献2中所示振荡器200的配置的主要部分。在振荡器200中，当由GPS接收天线201接收GPS信号时产生与GPS时间同步的信号(以下称作“同步的信号”)，并且该同步的信号被输出到频率控制部分203。在频率控制部分203中，被输入到其中的同步的信号的频率与从频率振荡部分204输出的振荡信号(即振荡器200的振荡信号)的频率进行了相互比较，并且反馈给频率振荡部分204以使得两个频率之间的差为零。在这种方式和操作下，振荡器200的振荡频率可跟GPS时间同步。
在文献1中公开的远程校准系统中，被校准的振荡器的频率仍包括与国家标准频率的偏差，所述被校准的振荡器位于远离参考振荡器所处站点A的站点B。因此，在使用位于站点B的振荡器的频率来校准或调准其它测量仪器的情况下，需要以从国家计量院发出的校准证书(任何形式的证书，包括已邮寄的文件或通过通信网络发送的电子转化的数据)为基础来工作。由于为了收到校准证书通常需要几天到几周，因此该系统具有这种校准或调准不能实时执行的缺点。
另一方面，在文献2中公开的振荡器中，可实时获得与由GPS卫星提供的精确频率相等的频率。然而，因为在从GPS获得的频率与由国家计量院的标准振荡器提供的频率之间存在偏差，并且没有测量其标度，所以不能保证其跟踪能力。为了保证其跟踪能力，必须或者执行与文献1中公开的方法相类似的方法，或者执行把振荡器运送(或运输)到国家计量院。
如上面所述，传统振荡器具有不能使其自身的频率与位于远程站点的标准振荡器的频率实时同步的缺点。
发明内容
本发明的一个目的是提供一个装置和一个系统，两者都能使远离标准实验室的标准振荡器位置的振荡器的频率与标准振荡器的频率实时同步。
为了达到以上目的，按照本发明的第一个方面，所述振荡控制装置用来控制位于远离具有高精度标准振荡器的预定标准实验室的远程站点的振荡器的频率，该振荡控制装置包含信号处理部分，用来产生与无线电信号同步的频率信号，所述无线电信号其通信规范向公众公开并且所述无线电信号从预定站点发射且可在多个站点被接收，
比较部分，用来比较由信号处理部分产生的频率信号的频率和从要被控制的振荡器输出的振荡信号的频率，获取部分，用来通过通信网络获得比较结果，该比较结果通过对标准实验室拥有的标准振荡器的频率与无线电信号的频率进行比较而获得。
计算部分，用来根据由获取部分获得的比较结果和由比较部分得到的比较结果来计算要被控制的振荡器的频率与标准振荡器的频率之间的偏差，以及控制部分，用来根据由计算部分计算出的偏差来控制要被控制的振荡器的频率。
优选的是，控制部分控制振荡器的频率以使偏差为零。
无线电信号可以是从定位卫星发射的信号并且信号处理部分可产生与包含在无线电信号中的定位信号同步的频率信号。
优选的是，定位卫星是GPS卫星，并且信号处理部分产生与GPS时间同步的频率信号。
该无线电信号可以是包含时间信息的标准无线电波，并且信号处理部分可产生与包含在该无线电信号中的时间信号同步的频率信号。
该无线电信号可以是其通信规范向公众公开的信号，并且信号处理部分可产生与包含在该无线电信号中且同步于发射机的参考频率的信号同步的频率信号。
标准实验室可以是国家计量院。
按照本发明的第二个方面，所述同步系统用来通过利用如上所述的振荡控制装置来使位于远离标准实验室的站点的振荡器的频率与由标准实验室拥有的标准振荡器的频率同步，其中所述标准实验室包含产生部分，用来根据无线电信号产生与该无线电信号同步的频率信号，频率比较部分，用来比较该无线电信号的频率和从标准振荡器输出的振荡信号的频率，存储部分，用来存储由频率比较部分获得的比较结果数据，发送部分，用来响应于从振荡控制装置到存储部分的访问来把存储在存储部分中的比较结果数据通过通信网络发送到振荡控制装置。
根据本发明，远离标准实验室的标准振荡器位置的振荡器的频率可与该标准振荡器的频率实时同步。
特别的是，由于标准实验室是国家计量院，所以可以通过获得与国家标准实时同步的频率来保证跟国家标准的跟踪能力。因此，有可能增加振荡器的控制和操作的便利性。
从下文中所给出的详细描述和仅以图解方式给出的附图将更加充分地理解本发明，并因此不会作为本发明范围界限的定义，并且其中图1是示出根据本发明的实施例的示意方框图，示出了根据本发明实施例的同步系统配置、构成国家计量院的同步系统的内部配置以及远离国家计量院的振荡器的主要部分的配置；图2是示出可控制现有振荡器频率的振荡控制装置的主要部分的配置的示意方框图；以及图3是示出传统振荡器主要部分的配置的示意方框图。
具体实施例方式
参照这里所附的图，在下文中将联系首选实施例来描述本发明。
在该实施例的说明中，国家计量院被用作标准实验室，其拥有并操纵高精度标准振荡器且该国家标准振荡器被用作标准振荡器。在下文中，“高精度标准振荡器”表示一种振荡器，其具有作为由其它较低标准实验室或使用者使用的那些振荡器的标准的精度。同样，为了解释本实施例，从GPS卫星发射出的GPS(全球定位系统)信号被用作“从预定点(站点)发射且可在多个点(站点)被接收的无线电信号”。
图1示出根据本发明实施例的同步系统100的配置。如图1所示，同步系统100由GPS卫星1、国家计量院2和远离国家计量院的振荡器3组成。国家计量院和振荡器3通过例如互联网的通信网络N连接。
各种振荡器可被用作适合本实施例的振荡器3，所述各种振荡器包括高精度振荡器，其通常被用在制造企业或校准实验室的测量标准部门或测量管理部门；频率振荡器，比如结合到计数器或函数发生器中的晶体振荡器；或是作为时钟的振荡源的频率振荡器。
如图1所示，国家计量院2包含GPS接收天线20、信号处理部分21、国家标准振荡器22、频率比较部分23和数据服务器24。顺便地说，信号处理部分21对应于根据本发明的产生部分。在下文中将说明构成国家计量院2的各部分的运作。
接收天线20接收来自GPS卫星的GPS信号并把GPS信号输出到信号处理部分21。信号处理部分21产生具有同步于GPS时间的频率fg的信号(频率信号)，该信号被输出到频率比较部分23。在频率比较部分23，通过对从信号处理部分21输出的信号的频率fg，即同步于GPS时间的频率fg，与从国家标准振荡器22输出的振荡信号的频率fa进行比较来计算(fa-fg)。该比较结果或数据(fa-fg)被输出到数据服务器24。该数据存储在结合到数据服务器24中的存储部分(未示出)中。当振荡器3通过通信网络N访问数据服务器24时，存储在存储部分中的比较结果或数据(fa-fg)将通过数据服务器24的发送部分(未示出)被发送到振荡器3。
如图1所示，振荡器3包含GPS天线30、信号处理部分31、频率比较部分32、偏差计算部分33、数据发送/接收部分34、频率控制部分35和频率振荡部分36。根据本发明的振荡控制装置由除了振荡器3的频率振荡器36以外的振荡器3的其他构成部分构成。频率比较部分32对应于根据本发明的比较部分，偏差计算部分33对应于根据本发明的计算部分，并且数据发送/接收部分34对应于根据本发明的获取部分，频率控制部分35对应于根据本发明的控制部分。
在当对国家标准振荡器22的频率和GPS信号的频率执行比较处理即刻的同时，振荡器3将对同一GPS信号执行如下处理。针对何时应当进行频率比较处理以及应当比较哪一个卫星信号的进度安排由国际计量局(BIPM)预先确定。因此，按照由BIPM确定的进度安排来进行本实施例中的频率比较处理。该进度安排数据存储在国家计量院2的进度安排存储部分(未示出)和振荡器3的进度安排存储部分(未示出)中，并且根据存储在进度安排存储部分中的进度安排进行对频率的比较处理。
接收天线30接收来自GPS卫星的GPS信号并把GPS信号输出到信号处理部分31。信号处理部分31产生具有同步于GPS时间的频率fg的信号(频率信号)，该信号被输出到频率比较部分32。在频率比较部分32，从频率振荡部分36输出的振荡信号(振荡器3的振荡信号)的频率fb与同步于GPS时间的频率fg相互比较，并且计算出(fb-fg)。该比较结果或数据(fb-fg)被输出到偏差计算部分33。
数据发送/接收部分34通过通信网络N访问国家计量院2的数据服务器24，下载当在振荡器3中执行比较处理即刻的同时所获得的比较结果或数据(fa-fg)，以把该数据输出到偏差计算部分33。
在偏差计算部分33中，根据从频率比较部分32输入的比较结果(fb-fg)和从国家计量院2下载的比较结果(fa-fg)来计算在来自频率振荡部分36的振荡信号的频率fb与国家标准振荡器22的频率fa之间的偏差{(fb-fg)-(fa-fg)}＝(fb-fa)。计算出的偏差数据(fb-fa)被输出到频率控制部分35。
频率控制部分35调准(即，控制)频率振荡部分36的频率以使从偏差计算部分33输入的偏差(fb-fa)为零。
经上述操作，振荡器3的振荡信号的频率fb同步于国家标准振荡器22的频率，并且因此振荡器3会具有与国家标准的那些值和精度相对应的值和精度。
如上面所描述，根据这里实施的同步系统100，有可能使位于远离标准振荡器位置的站点的振荡器的频率与标准振荡器的频率实时同步。特别的是，由于国家计量院2被选作标准实验室，因此有可能获得与国家标准振荡器22的输出频率实时同步的频率。相应地，传统远程校准系统不能实现的该振荡器的实时调准成为可能，并且结合了GPS接收功能的传统振荡器同样不能实现的对跟踪能力保证也成为可能。这样，由于根据本发明的同步系统可实时地保证等同于国家标准精度的精度以及跟踪能力，因此将增加振荡器3的控制和操作的便利性。
应当注意联系首选实施例所做的以上描述可更改或变化而不脱离本发明的范围和精神。
例如，在以上描述的实施例中，当GPS信号作为“其通信规范向公众公开且可在多个站点被接收的无线电信号”的一个实例被采用时，该无线电信号不局限于GPS信号，并且可使用其它信号。经接收来自定位卫星(比如伽利略卫星)的无线电信号，有可能产生与在信号处理部分21和31中的定位信号同步的频率信号。经接收包含了时间信息(例如JJY等)的标准无线电信号，也有可能产生与在信号处理部分21和31中的无线电信号所包含的时间信号同步的频率信号。
另外，作为无线电信号，可使用其通信规范向公众公开的无线电信号(自然，公众已知从该发射机发射的信号的频率)。例如，如果向公众公开了负荷该无线电信号的通信规范的信息，比如“该无线电信号包含脉冲信号并且该脉冲信号的频率是在发射该无线电信号的发射机中提供的参考振荡器的频率(参考频率)的十六分之一(1/16)”，那么接收方有可能经检测该脉冲信号并对该脉冲信号频率乘以16来获得发射机的参考信号。在此情况下，在信号处理部分21和31产生了与包含于该无线电信号的脉冲信号(同步于该无线电信号)同步的频率信号。
另外，在如图1所示的上述实施例中，当振荡器3被作为频率振荡部分36与用来控制该频率振荡部分的输出频率的部分的结合被示出时，有可能通过使现有振荡器5可连接到用来控制振荡器5的输出频率的振荡控制装置4来布置振荡器，如图2所示。
如图2所示，振荡控制装置4包含GPS接收天线40、信号处理部分41、频率比较部分42、偏差计算部分43、数据发送/接收部分44和频率控制部分45。各部分的功能等同于在图1中所示部分即GPS接收天线30、信号处理部分31、频率比较部分32、偏差计算部分33，数据发送/接收部分34和频率控制部分35的功能。
用来输入从振荡器5的频率振荡部分50输出的振荡信号的振荡信号输入终端t1被连接到频率比较部分42。用来把控制信号输出到振荡器5的控制信号输出终端t2被连接到频率控制部分45。用来通过通信网络N从国家计量院2获得比较结果(fa-fg)的比较数据输入终端t5被连接到数据发送/接收部分44。用来把振荡信号输出到振荡控制装置4的振荡信号输出终端t3以及用来输入来自振荡控制装置4的控制信号的控制信号输入终端t4被连接到振荡器5的频率振荡部分50。振荡控制装置4例如是卡片型装置并且可以通过终端t1到t4被可连接地插入到振荡器5的主体中。按如上描述的这种配置，若有需要，该振荡器的使用者则可选择振荡器5的频率是否必须与在远离振荡器5所处地方的位置上的标准振荡器的输出频率同步。如果需要使振荡器5的频率与处在远程站点的标准振荡器的频率同步，那么通过把比较结果输入终端t5连接到通信网络N将获得比较结果(fa-fg)。
在使用了振荡控制装置4和现有振荡器5的系统中，如图1或图2所示，如果需要，则有可能通过把数据(fb-fg)(即，在振荡器5的频率fb与同步于GPS时间的频率fg之间的差)从数据发送/接收部分44发送到标准实验室来从标准实验室获得校准证书。在此情况下，如果国家计量院被选作标准实验室，那么该系统可同步于国家标准振荡器并且可从国家计量院获得校准证书，从而可实现根据国家标准的跟踪能力的校验。
权利要求
1.一种振荡控制装置，其用来控制位于远离具有高精度标准振荡器的预定标准实验室的远程站点的振荡器的频率，该振荡控制装置包含信号处理部分，用来产生同步于无线电信号的频率信号，所述无线电信号其通信规范向公众公开并且从预定站点发射且可在多个站点被接收，比较部分，用来比较由所述信号处理部分产生的频率信号的频率和从要被控制的振荡器输出的振荡信号的频率，获取部分，用来通过通信网络获取比较结果，所述比较结果通过比较标准实验室拥有的标准振荡器的频率和无线电信号的频率而获得，计算部分，用来根据由所述获取部分获得的比较结果和由所述比较部分得到的比较结果来计算在要被控制的振荡器的频率和标准振荡器的频率之间的偏差，以及控制部分，用来根据由计算部分计算出的偏差来控制要被控制的振荡器的频率。
2.根据权利要求1的振荡控制装置，其中所述控制部分控制振荡器的频率以使偏差为零。
3.根据权利要求1的振荡控制装置，其中所述无线电信号是从定位卫星发射的信号，并且所述信号处理部分产生与包含在所述无线电信号中的定位信号同步的频率信号。
4.根据权利要求3的振荡控制装置，其中所述定位卫星是GPS卫星，并且所述信号处理部分产生与GPS时间同步的频率信号。
5.根据权利要求1的振荡控制装置，所述无线电信号是包含时间信息的标准无线电波，并且所述信号处理部分产生与包含在所述无线电信号中的时间信号同步的频率信号。
6.根据权利要求1的振荡控制装置，其中所述无线电信号是其通信规范向公众公开的信号，并且所述信号处理部分产生与包含在所述无线电信号中且同步于发射机的参考频率的信号同步的频率信号。
7.根据权利要求1的振荡控制装置，其中所述标准实验室是国家计量院。
8.一种同步系统，其用来通过利用如权利要求1-7的任何一个中所声明的振荡控制装置来使得位于远离标准实验室所处地方的远程站点的振荡器的频率与由标准实验室拥有的标准振荡器的频率同步，其中所述标准实验室包含产生部分，用来根据所述无线电信号产生与该无线电信号同步的频率信号，频率比较部分，用来比较该无线电信号的频率和从标准振荡器输出的振荡信号的频率，存储部分，用来存储由所述频率比较部分获得的比较结果数据，发送部分，用来响应于从振荡控制装置到所述存储部分的访问来把存储在所述存储部分中的比较结果数据通过通信网络发送给振荡控制装置。
全文摘要
一种振荡控制装置，其用来控制位于远离具有标准振荡器的标准实验室的远程站点的振荡器的频率。所述控制装置包括比较部分，用来比较与由信号处理部分产生的无线电信号同步的频率信号的频率和从要被控制的振荡器输出的振荡信号的频率；获取部分，用来通过通信网络获取比较结果，所述比较结果通过比较标准实验室拥有的标准振荡器的频率和无线电信号的频率而获得；计算部分，用来根据要被控制的振荡器的频率和标准振荡器的频率之间的比较来计算它们之间的偏差；以及控制部分，用来根据计算出的偏差来控制要被控制的振荡器的频率。
文档编号G01S5/02GK1945975SQ200610141079
公开日2007年4月11日 申请日期2006年9月29日 优先权日2005年10月4日
发明者今江理人, 铃山智也, 藤井靖久, 霞芳伸, 荻田英治, 川上敏明 申请人:独立行政法人产业技术综合研究所, 横河电机株式会社