专利名称：一种精密时间/时钟综合分析仪的制作方法
技术领域：
一种精密时间/时钟综合分析仪技术领域[0001]本实用新型涉及通信领域，尤指一种用于测量IEEE1588时间频率同步传输性能的高精密时间/时钟综合分析仪，可应用于通信、电力、金融、航空航天和工业控制等领域。
背景技术：
[0002]随着移动通信技术的发展，网络对时间同步的要求越来越高，WCDMA, CDMA2000、TD-SCDMA、TD-LTE基站都需要高精度的时间同步。如，TD-SCDMA时间同步指标为+/-1.5us，采用本地时钟授时或频率同步网授时等方式均无法满足要求，而采用每个基站加装GPS的方式则面临施工难、成本高和不安全等弊端。利用同步协议通过光纤系统传输高精度时间同步信号将成为主流技术。[0003]高精度时间同步信号地面传输的关键技术主要包含两个方面:一方面是高精度时间协议，另一方面是对传输中引入的时延和抖动进行补偿的技术。基于NTP技术的时间同步网精度在数十ms数量级，无法满足要求。[0004]IEEE1588v2协议采用延时-请求响应机制，通过同步消息计算出从时钟与主时钟之间的时间偏差，达到时间同步的目的。通过硬件打时间戳和采用边界时钟/透明时钟来补偿网络组件或协议栈引起的时延和抖动，IEEE1588v2能够达到亚微秒级的同步精度。基于IEEE-1588的PTP技术原先用于需要严格时序配合的工业控制，为了顺应通信网中对高精度时间同步需求的快速增长，IEEE-1588从原先的版本I发展到版本2，并且已在同步设备上、光传输设备上、3G基站设备上得到应用。[0005]在我国，PTP技术主要是基于光传输系统实现高精度时间传送的，国内运营商在最近几年中开展了通过地面传输系统传送高精度时间的研究，在实验室及现网上进行了大量的试验，并取得了一定的成果，已超过了国外相关方面的研究水平。目前国内已在一定规模的网络环境下实现了 PTP局间时间传送，精度能达到亚微秒级。IEEE-1588的广泛应用，离不开精密的测量，然而，当前市场上仍然没有一款通信专用的精密时间/时钟综合分析仪。实用新型内容[0006]本实用新型的目的在于提供一种能够测试基于IEEE1588标准的时间/频率同步性能的精密时间/时钟综合分析仪。[0007]为此，本实用新型提供了一种精密时间/时钟综合分析仪，包括GPS天线单元、GPS时间参考模块、时间/频率精密测量单元、CPU主控模块、1PPS+T0D时间接口电路单元、G.703E1时钟接口电路单元、IEEE1588双PTP/NTP接口及处理模块、及参考时间/时钟接口单元，所述1PPS+T0D接口电路单元、IEEE1588双PTP/NTP接口及处理模块、G.703E1时钟接口电路单元、及参考时间/时钟接口单元分别连接于时间/频率精密测量单元上并提供输入测试信号，所述GPS天线单元和GPS时间参考模块连接，所述GPS时间参考模块连接于时间/频率精密测量单元上并提供测试基准信号，所述CPU主控模块连接于上述各模块和电路单元，进行协调控制以及信息交互。[0008]所述GPS天线单元，包括了外置GPS天线和内置GPS天线，由CPU主控模块来进行切换控制。[0009]所述GPS时间参考模块为驯服的铷钟或恒温晶振。[0010]所述参考时间/时钟接口单元提供处理后的参考时间/时钟信号给时间/频率精密测量单元作为基准源。[0011]所述1PPS+T0D接口电路单元采用RJ45及BNC作为物理连接器。[0012]所述ffiEE 1588接口及处理模块光、电接口、及协议处理电路。[0013]所述时间/频率精密测量单元由可编程逻辑器件及专用芯片组共同搭建，由可编程逻辑器件完成测试信号调理，专用芯片组完成时间间隔测量。[0014]所述CPU主控模块与高精度时间/频率测试电路单元交互，获取测试数据，利用嵌入式软件算法，完成时间测试分析、频率精密测量、时钟漂移分析计算。[0015]所述CPU主控模块还连接有人机界面模块、及辅助管理接口模块，通过人机界面模块对时间分析仪进行操作控制所述，所述辅助管理接口模块提供了 USB接口，可连接优盘、电脑。[0016]相对于现有技术，本实用新型的精密时间/时钟综合分析仪利用了 GPS授时技术、GPS驯服铷钟或恒温晶振技术，实现了一个便携式的IEEE1588时间及频率同步分析仪表，可对移动通信等领域的时间/频率同步进行测量分析。同时，本实用新型还可以当作一个时间及频率基准使用，可以输出时间及频率基准信号，如1PPS+T0D、IEEE1588、以及G.703E1 时钟。
[0017]图1是本实用新型精密时间/时钟综合分析仪的模块功能框图。
具体实施方式
[0018]请参阅图1所示，本实用新型精密时间/时钟综合分析仪包括GPS天线单元、GPS时间参考模块、时间/频率精密测量单元、CPU主控模块、1PPS+T0D时间接口电路单元、G.703E1时钟接口电路单元、IEEE1588双PTP/NTP接口及处理模块、参考时间/时钟接口单元、人机界面模块、及辅助管理接口模块。所述1PPS+T0D接口电路单元、IEEE1588双PTP/NTP接口及处理模块、G.703E1时钟接口电路单元、及参考时间/时钟接口单元分别连接于时间/频率精密测量单元上并提供输入测试信号、以及用户所需的时间/频率基准信号以进行时间/频率测试。所述GPS天线单元和GPS时间参考模块连接，所述GPS时间参考模块连接于时间/频率精密测量单元上并提供测试基准信号。所述CPU主控模块连接于上述各模块和电路单元，进行控制以及信息交互。[0019]所述GPS天线单元，包括了外置GPS天线和内置GPS天线，外置天线采用蘑菇头天线，内置天线使用陶瓷天线，由CPU主控模块来进行切换控制。[0020]所述GPS时间参考模块为驯服的铷钟或恒温晶振并提供基准时间/频率，可以选用GPS授时模块输出的1PPS，来驯服铷原子钟，或者恒温晶振，产生基准IPPS及IOMHz的基准信号，供给时间/频率精密测量单元作为测试参考，以及作为系统的时间/频率参考，给1PPS+T0D接口电路单元、IEEE1588双PTP/NTP接口及处理模块、G.703 El时钟接口电路单元提供时间和频率基准信号。[0021]所述参考时间/时钟接口单元处理输入的参考时间/时钟信号为时间/频率精密测量单元提供基准源。[0022]所述1PPS+T0D接口电路单元采用RJ45及BNC作为物理连接器，输入输出1PPS+T0D 信号。[0023]所述IEEE1588接口及处理模块采用RJ45作为100/1000M电接口，采用SFP作为100/1000M光接口。其输入的PTP信号，经过协议处理后解析为1PPS+T0D信号送入时间/频率精密测量单元。[0024]所述G.703 EI时钟接口电路单元，采用BNC做接口，其输入的G.703 El时钟信号，解析为2.048MHz时钟，送入时间/频率精密测量单元。[0025]所述时间/频率精密测量单元由可编程逻辑器件及专用芯片组共同搭建，由可编程逻辑器件完成测试信号调理，专用芯片组完成时间间隔测量。作为另外的实现方式，也可以由可编程逻辑器件直接完成时间/频率测量，或者由专用芯片组完成时间测量。各种实现方式，在测量精度、分辨率有差异。[0026]所述主控模块主要包括ARMlICPU芯片及其附属电路，以及WINCE6操作系统、应用软件构成，连接与各个单元电路模块，完成对各单元的协调控制、测试数据处理、LCD触摸屏操作、结果显示等功能。[0027]所述辅助管理接口模块，提供了 USB主口，可插入U盘，交互数据；提供了 USB从口和网络接口，可连接于PC，实现仪表与电脑的数据交互，完成结果的进一步分析、处理和存储等，也可完成对仪表的软件升级。[0028]本实用新型综合利用了 GPS授时技术、GPS驯服铷钟或恒温晶振技术，皮秒级的精密时间测量技术、高精度的频率测量算法技术、精密时钟漂移算法等技术，ARM及WINCE嵌入式控制技术等，实现了一个便携式的IEEE1588时间及频率同步分析仪表，可对移动通信等领域的时间/频率同步进行测量分析。同时，本实用新型还可以当作一个时间及频率基准使用，可以输出时间及频率基准信号，如1PPS+T0D、IEEE1588、以及G.703E1时钟等。从而，本实用新型可以很好地满足移动通信时间/频率同步测量分析的需求，为3G、4G移动通信的科研、生产、工程和维护提供有效的专用工具。[0029]本实用新型具有如下优点:便携式坚固结构设计，体积及重量比同类仪表减少75%以上，尤其适合现场操作；7寸TFT彩屏触摸操作，导航式中文菜单，图形化测试结果显示；高精度设计，仪表各项性能指标已经达到计量级的通信同步测试专业仪表水平；符合IEEE、ITU-T相关国际标准，满足中国移动公司的相关规范要求；功能设计实用、合理，切合用户现场工程实际情况及日常维护需求；既可测试时间同步，也可测试时钟同步，还能进行深度分析，模板比对；提供多种时间、频率测试接口，满足实际工程、维护测试需求；开创性引进统计学分析工具，进行光路非对称补偿测试、分析；仪表开机锁定速度快，有效提高测试工作效率；内置GPS有源天线，也可外接蘑菇头GPS有源天线，适应不同现场环境；可对仪表嵌入式软件进行在线升级，保护用户投资。
权利要求1.一种精密时间/时钟综合分析仪，其特征在于:包括GPS天线单元、GPS时间参考模块、时间/频率精密测量单元、CPU主控模块、1PPS+T0D时间接口电路单元、G.703 El时钟接口电路单元、IEEE1588双PTP/NTP接口及处理模块、及参考时间/时钟接口单元，所述1PPS+TOD接口电路单元、IEEE1588双PTP/NTP接口及处理模块、G.703 El时钟接口电路单元、及参考时间/时钟接口单元分别连接于时间/频率精密测量单元上并提供输入测试信号，所述GPS天线单元和GPS时间参考模块连接，所述GPS时间参考模块连接于时间/频率精密测量单元上并提供测试基准信号，所述CPU主控模块连接于上述各模块和电路单元，进行协调控制以及信息交互。
2.如权利要求1所述的精密时间/时钟综合分析仪，其特征在于:所述GPS天线单元，包括了外置GPS天线和内置GPS天线，由CPU主控模块来进行切换控制。
3.如权利要求1所述的精密时间/时钟综合分析仪，其特征在于:所述GPS时间参考模块为驯服的铷钟或恒温晶振。
4.如权利要求1所述的精密时间/时钟综合分析仪，其特征在于:所述参考时间/时钟接口单元提供处理后的参考时间/时钟信号给时间/频率精密测量单元作为基准源。
5.如权利要求1所述的精密时间/时钟综合分析仪，其特征在于:所述1PPS+TOD接口电路单元采用RJ45及BNC作为物理连接器。
6.如权利要求1所述的精密时间/时钟综合分析仪，其特征在于:所述IEEE1588接口及处理模块光、电接口、及协议处理电路。
7.如权利要求1所述的精密时间/时钟综合分析仪，其特征在于:所述时间/频率精密测量单元由可编程逻辑器件及专用芯片组共同搭建，由可编程逻辑器件完成测试信号调理，专用芯片组完成时间间隔测量。
8.如权利要求1所述的精密时间/时钟综合分析仪，其特征在于:所述CPU主控模块与高精度时间/频率测试电路单元交互，获取测试数据，利用嵌入式软件算法，完成时间测试分析、频率精密测量、时钟漂移分析计算。
9.如权利要求1所述的精密时间/时钟综合分析仪，其特征在于:所述CPU主控模块还连接有人机界面模块、及辅助管理接口模块，通过人机界面模块对时间分析仪进行操作控制所述，所述辅助管理接口模块提供了 USB接口，可连接优盘、电脑。
专利摘要一种精密时间/时钟综合分析仪，包括GPS天线单元、GPS时间参考模块、时间/频率精密测量单元、CPU主控模块、1PPS+TOD时间接口电路单元、G.703 E1时钟接口电路单元、IEEE1588双PTP/NTP接口及处理模块、及参考时间/时钟接口单元；本实用新型可以很好地满足3G通信领域对时间同步精度测试的要求。
文档编号H04L7/00GK203027268SQ201220751188
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者白岩, 李双平, 庞俊恒 申请人:深圳市夏光通信测量技术有限公司