时钟频偏调整装置、方法及卫星信号采集预处理板卡与流程

1.本发明属于时钟同步技术领域，更具体地，涉及一种时钟频偏调整装置、方法及卫星信号采集预处理板卡。


背景技术：

2.在对卫星信号采集后，需要利用信号采集预处理板对卫星信号进行处理，信号采集预处理板是利用晶振产生参考时钟信号，处理过程对参考时钟的精度要求非常高，参考时钟出现频偏后对数据的准确性有较大的影响。
3.目前通常是采用外接频率计对参考时钟进行测量，手动对参考时钟进行调整。
4.该方法存在以下缺点：
5.1、需要把采集电路板从机箱中拆出来，外接的频率计需要焊接和插入板卡，在焊接或插入时容易对电路板造成损伤；
6.2、频率计本身可能存在不准确的问题；
7.3、人工调整，费时费力，且无法做到实时调整。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提出一种时钟频偏调整装置、方法及卫星信号采集预处理板卡，实现对参考时钟发生频偏的实时监控和高精度的自动校准。
9.第一方面，本发明提出一种时钟频偏调整装置，应用于卫星信号采集预处理板卡，装置包括：fpga芯片、参考时钟模块、时钟信号采样模块、ad模块和频偏调整模块；
10.所述参考时钟模块、所述时钟信号采样模块和所述ad模块依次连接，所述ad模块与所述fpga芯片连接，所述频偏调整模块分别与所述参考时钟模块和所述fpga芯片连接；
11.所述参考时钟模块用于产生参考时钟信号；
12.所述时钟信号采样模块用于对所述参考时钟信号进行采样，并生成采样时钟信号后将所述采样时钟信号发送给所述ad模块；
13.所述ad模块用于将所述采样时钟信号转换为数字时钟信号并发送至所述fpga芯片；
14.所述fpga芯片具有计数器和寄存器；
15.所述计数器与所述时钟信号采样模块连接，用于对所述采样时钟信号的脉冲进行计数；
16.所述fpga芯片还与卫星芯片连接，用于：
17.对所述卫星芯片的秒脉冲信号进行采样；
18.每当所述秒脉冲信号到来时，将所述计数器的脉冲计数值保存到所述寄存器，同时将所述计数器清零；
19.以及，根据所述寄存器中最新的脉冲计数值获得所述采样时钟的当前频率，并判断所述当前频率相较于设定频率是否发生频率偏移，若是，则控制所述频偏调整模块对所
述参考时钟模块的参考时钟信号进行频率校正。
20.可选地，所述参考时钟模块为参考时钟发生器芯片。
21.可选地，所述时钟信号采样模块为采样时钟芯片。
22.可选地，所述ad模块为ad模数转换芯片。
23.可选地，所述频偏调整模块为i2c芯片，所述i2c芯片通过i2c总线与所述fpga芯片连接。
24.可选地，所述fpga芯片还用于接收所述卫星芯片的卫星数据，并根据所述数字时钟信号对所述卫星数据进行预处理。
25.可选地，所述卫星芯片为北斗芯片或gps芯片。
26.可选地，所述采样时钟信号的所述设定频率为100mhz，所述参考时钟信号的频率为10mhz。
27.第二方面，本发明提出一种时钟频偏调整方法，应用于第一方面所述的时钟频偏调整装置，所述方法包括：
28.所述计数器对所述采样时钟信号的脉冲进行计数；
29.所述fpga芯片对卫星芯片的秒脉冲信号进行采样；
30.每当所述秒脉冲信号到来时，所述fpga芯片将所述计数器的脉冲计数值保存到所述寄存器，同时将所述计数器清零；
31.所述fpga芯片根据所述寄存器中最新的脉冲计数值获得所述采样时钟的当前频率，并判断所述当前频率相较于设定频率是否发生频率偏移，若是，则控制所述频偏调整模块对所述参考时钟模块的参考时钟信号进行频率校正。
32.第三方面，本发明提出一种卫星信号采集预处理板卡，包括第一方面所述的时钟频偏调整装置。
33.本发明的有益效果在于：
34.本发明通过计数器对采样时钟信号的脉冲进行计数，并通过fpga芯片对卫星芯片的秒脉冲信号进行采样，每当秒脉冲信号到来时，fpga芯片将计数器的脉冲计数值保存到寄存器，同时将计数器清零，fpga芯片根据寄存器中最新的脉冲计数值获得采样时钟的当前频率，当判断当前频率相较于设定频率发生频率偏移时，自动控制频偏调整模块对参考时钟模块的参考时钟信号进行频率校正，通过利用卫星秒脉冲信号作为时间参考，能够保证每次保存至寄存器的计数值均为1s时间内的采样时钟的脉冲计数，通过简单计算即可判断采样时钟信号的当前频率是否发生频偏，若发生频偏直接控制频偏调整模块对参考时钟校准，从而实现对参考时钟发生频偏的实时监控和高精度的自动校准。
35.本发明的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
36.通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
37.图1示出了根据本发明的一个实施例的一种时钟频偏调整装置的电路设计示意图。
具体实施方式
38.下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
39.实施例1
40.图1示出了根据本发明的一个实施例的一种时钟频偏调整装置的电路设计示意图。
41.如图1所示，一种时钟频偏调整装置，应用于卫星信号采集预处理板卡，装置包括：fpga芯片1、参考时钟模块2、时钟信号采样模块3、ad模块4和频偏调整模块5；
42.参考时钟模块2、时钟信号采样模块3和ad模块4依次连接，ad模块4与fpga芯片1连接，频偏调整模块5分别与参考时钟模块2和fpga芯片1连接；
43.参考时钟模块2用于产生参考时钟信号；
44.时钟信号采样模块3用于对参考时钟信号进行采样，并生成采样时钟信号后将采样时钟信号发送给ad模块4；
45.ad模块4用于将采样时钟信号转换为数字时钟信号并发送至fpga芯片1；
46.fpga芯片1具有计数器6和寄存器7；
47.计数器6与时钟信号采样模块3连接，用于对采样时钟信号的脉冲进行计数；
48.fpga芯片1还与卫星芯片8连接，用于：
49.对卫星芯片8的秒脉冲信号进行采样；
50.每当秒脉冲信号到来时，将计数器6的脉冲计数值保存到寄存器7，同时将计数器6清零；
51.以及，根据寄存器7中最新的脉冲计数值获得采样时钟的当前频率，并判断当前频率相较于设定频率是否发生频率偏移，若是，则控制频偏调整模块5对参考时钟模块2的参考时钟信号进行频率校正。
52.本实施例中，优选地，参考时钟模块2为参考时钟发生器芯片，时钟信号采样模块3为采样时钟芯片，ad模块4为ad模数转换芯片，频偏调整模块5为i2c芯片，i2c芯片通过i2c总线与fpga芯片1连接。采样时钟信号的设定频率为100mhz，参考时钟信号的频率为10mhz。
53.本实施例中，卫星芯片8为北斗芯片或gps芯片，fpga芯片1还用于接收卫星芯片8的卫星数据，并根据数字时钟信号对卫星数据进行预处理。fpga芯片1还通过pcie总线与上位机9连接，将完成预处理的卫星数据上传至上位机9做进一步的数据处理。
54.实施例2
55.本实施例提出一种时钟频偏调整方法，应用于实施例1的时钟频偏调整装置，方法包括：
56.计数器6对采样时钟信号的脉冲进行计数；
57.fpga芯片1对卫星芯片8的秒脉冲信号进行采样；
58.每当秒脉冲信号到来时，fpga芯片1将计数器6的脉冲计数值保存到寄存器7，同时将计数器6清零；
59.fpga芯片1根据寄存器7中最新的脉冲计数值获得采样时钟的当前频率，并判断当前频率相较于设定频率是否发生频率偏移，若是，则控制频偏调整模块5对参考时钟模块2的参考时钟信号进行频率校正。
60.具体地，卫星秒脉冲信号为每秒一次脉冲的高精度脉冲信号，利用卫星秒脉冲信号作为时间参考，能够保证每次保存至寄存器7的计数值均为1s时间内的采样时钟的脉冲计数，每秒的脉冲计数值即为采样时钟信号的频率，通过计算当前频率与设定频率的差值，即可判断采样时钟信号的当前频率相较于设定是否发生频偏，例如，若差值为零则未发生频率偏移，若差值不为零则发生频率偏移，若发生频偏，则根据偏移量大小通过频偏调整模块5对参考时钟校准，从而实现对参考时钟发生频偏的实时监控和高精度的自动校准。
61.实施例3，
62.本实施例提出一种卫星信号采集预处理板卡，包括第一方面的时钟频偏调整装置。
63.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。