多種異頻頻率源同步一種頻率輸出的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頻率融合，主要用于時(shí)間設(shè)備的多種頻率源的融合，尤其涉及一種將多種不同頻率的頻率源融合成一個(gè)固定頻率輸出的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在通訊、交通和電力等行業(yè)中有很多不同的頻率設(shè)備，其產(chǎn)生的頻率種類也很多，例如1MHz、2Mbit、2MHz和IPPS等等，不同的頻率指標(biāo)也不同，設(shè)備新舊造成的頻率輸出準(zhǔn)確度也不同，很難統(tǒng)一到同一個(gè)頻率上來(lái)，對(duì)后端頻率的使用造成了很大的影響。因此需要一種能把不同頻率的頻率源同步成一種頻率輸出，不管前端頻率源怎么變化對(duì)后端固定頻率輸出沒(méi)有影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種多種異頻頻率源同步一種頻率輸出的系統(tǒng)及方法，把不同頻率的頻率源同步成一種頻率輸出，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
多種異頻頻率源同步一種頻率輸出的系統(tǒng)，包括以下功能單元:
監(jiān)測(cè)單元，對(duì)系統(tǒng)輸入的多路異頻頻率源和系統(tǒng)輸出頻率進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，判斷出頻率源是否正常；
控制單元，根據(jù)監(jiān)測(cè)單元的狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果，從多種異頻頻率源中選擇出跟蹤頻率源； 鎖定單元，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出對(duì)所述跟蹤頻率源的頻率鎖定和相位鎖定；
輸出單元，通過(guò)數(shù)字鎖相環(huán)把鎖定后的所述跟蹤頻率源生成為指定頻率輸出；
時(shí)鐘單元，采用低頻的高穩(wěn)時(shí)鐘信號(hào)作為輸入，把輸入頻率倍頻至系統(tǒng)工作所需的高頻率時(shí)鐘信號(hào)，作為輸出單元和輸入監(jiān)測(cè)的采樣時(shí)鐘信號(hào)和系統(tǒng)的高穩(wěn)工作時(shí)鐘。
[0005]監(jiān)測(cè)單元中采用的監(jiān)測(cè)方法為統(tǒng)計(jì)出頻率源兩次上升沿之間的時(shí)間值，累計(jì)定時(shí)I；后取平均計(jì)算出周期值P r,與設(shè)定的超出容限值p_和恢復(fù)容限值P _進(jìn)行比較，判斷輸入和輸出頻率狀態(tài)是否正常，即如果PjPniax或者P ^pnun累計(jì)超過(guò)累計(jì)定時(shí)T d，則該頻率源頻率超限；如果P1XPniax并且P >_累計(jì)超過(guò)累計(jì)定時(shí)Td，則認(rèn)為該頻率源頻率正常；所述累計(jì)定時(shí)I；和Td小于60秒鐘。
[0006]所述控制單元對(duì)輸入頻率源分配優(yōu)先級(jí)，根據(jù)頻率源的優(yōu)先級(jí)和監(jiān)測(cè)單元的狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果從多種異頻頻率源中選擇優(yōu)先級(jí)最高且頻率正常的頻率源作為跟蹤頻率源。
[0007]若選擇的跟蹤頻率源與當(dāng)前跟蹤頻率源不同，采用零相位切換進(jìn)行頻率源切換；所述零相位切換是指在跟蹤頻率源切換時(shí)，系統(tǒng)從Active狀態(tài)進(jìn)入Hold狀態(tài)，輸出保持原相位，系統(tǒng)按固定相位偏移、輸出頻率不變，直到系統(tǒng)輸出頻率相位與選擇出的跟蹤頻率源相位相同，系統(tǒng)狀態(tài)切換回Hold狀態(tài)。
[0008]所述相位鎖定方法為:系統(tǒng)計(jì)算輸入輸出頻率上升沿的時(shí)間差相減得出相位差A(yù) P，然后與容限值進(jìn)行判斷比較，如果超過(guò)容限值則認(rèn)為相位失鎖。
[0009]相位失鎖分為正失鎖和負(fù)失鎖；所述相位差△ P〈Ph_時(shí)為負(fù)失鎖，對(duì)輸出進(jìn)行正向調(diào)節(jié)，增大ΔΡ;若相位差ΛΡ>Ρ1ι_時(shí)為正失鎖，對(duì)輸出進(jìn)行負(fù)向調(diào)節(jié)，減小ΔΡ。
[0010]所述頻率鎖定方法為:系統(tǒng)計(jì)算輸入輸出周期的差值A(chǔ) F，然后與容限值進(jìn)行判斷比較，如果超過(guò)容限值則認(rèn)為頻率失鎖。
[0011]所述頻率失鎖分為正失鎖和負(fù)失鎖；正失鎖是頻率差A(yù)FSFniax，對(duì)輸出進(jìn)行負(fù)向調(diào)節(jié)，減小AF;負(fù)失鎖是頻率差A(yù)F〈F_，對(duì)輸出進(jìn)行正向調(diào)節(jié)，增大AF。
[0012]所述輸出單元采用數(shù)字鎖相環(huán)。
[0013]多種異頻頻率源同步一種頻率輸出的方法，包含以下步驟:
步驟一:采用監(jiān)測(cè)單元對(duì)系統(tǒng)輸入的多路異頻頻率源和系統(tǒng)輸出頻率進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，判斷頻率源是否正常；
步驟二:采用控制單元，根據(jù)監(jiān)測(cè)單元的狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果，從多種異頻頻率源中選擇出跟蹤頻率源；
步驟三:采用鎖定單元，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出對(duì)所述跟蹤頻率源的頻率鎖定和相位鎖定；步驟四:采用輸出單元，通過(guò)數(shù)字鎖相環(huán)把鎖定后的所述跟蹤頻率源生成為指定頻率輸出。
[0014]本發(fā)明的有益效果:能夠?qū)⒉煌l率設(shè)備產(chǎn)生的頻率統(tǒng)一到同一個(gè)頻率上來(lái)，把不同頻率的頻率源同步成一種頻率輸出，不管前端頻率源怎么變化對(duì)后端固定頻率輸出沒(méi)有影響。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理框圖。
[0016]圖2為本發(fā)明監(jiān)測(cè)單元對(duì)輸入多頻率源監(jiān)測(cè)的工作流程圖。
[0017]圖3為本發(fā)明控制單元的選擇跟蹤頻率源的工作流程圖。
[0018]圖4為本發(fā)明控制單元的零相位切換示意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明鎖定單元的系統(tǒng)輸出對(duì)跟蹤頻率源的頻率鎖定和相位鎖定的工作流程圖。
[0020]圖6為本發(fā)明輸出單元的原理框圖。
[0021]圖7為本發(fā)明時(shí)鐘單元的從選擇出來(lái)的輸入頻率源輸出指定頻率的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]本發(fā)明提供一種多種異頻頻率源同步一種頻率輸出的系統(tǒng)，參見圖1，包括以下功能單元:
①監(jiān)測(cè)單元，用于對(duì)系統(tǒng)輸入的多路異頻頻率源和系統(tǒng)輸出頻率進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
[0024]允許多種不同的頻率源輸入，對(duì)每一路頻率源進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。主要監(jiān)測(cè)每個(gè)輸入頻率源和系統(tǒng)輸出頻率是否超限，通過(guò)測(cè)量頻率源的周期與閥值周期進(jìn)行比較，參見圖2。監(jiān)測(cè)單元統(tǒng)計(jì)出頻率源兩次上升沿之間的時(shí)間值，累計(jì)定時(shí)I；后取平均計(jì)算出周期值P y與設(shè)定的周期的上限？_(超出容限值)和下限？_(恢復(fù)容限值)進(jìn)行比較，判斷輸入和輸出頻率狀態(tài)是否正常，即如果ρ)ρ_或者P ^pnun累計(jì)超過(guò)累計(jì)定時(shí)T d，則該頻率源頻率超限；如果P1XPniax并且P ,Pnun累計(jì)超過(guò)累計(jì)定時(shí)T d，則認(rèn)為該頻率源頻率正常。
[0025]對(duì)不同的頻率源周期的容限值？_和P _是不同的，累計(jì)定時(shí)T肩T d都是相同的。對(duì)頻率的判斷時(shí)間，即累計(jì)定時(shí)I；和T d，一般小于60秒鐘。
[0026]②控制單元，用于根據(jù)監(jiān)測(cè)單元的狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果，從多種異頻頻率源中選擇出跟蹤頻率源。
[0027]控制單元根據(jù)功能需要給多路頻率源分配不同的優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)從0-7代表優(yōu)先級(jí)由高到低。系統(tǒng)讀取優(yōu)先級(jí)最高的頻率源，然后根據(jù)監(jiān)測(cè)單元的結(jié)果(頻率源是否正常)來(lái)選擇是否采用該頻率源作為跟蹤源。選擇的結(jié)果是優(yōu)先級(jí)最高并且頻率正常的頻率源，參見圖3。
[0028]如果頻率源選擇的結(jié)果與當(dāng)前頻率源不同，則控制單元會(huì)進(jìn)行頻率源切換。為了保證輸入輸出同相位，必須采用零相位補(bǔ)償技術(shù)，即當(dāng)頻率源選擇的結(jié)果與當(dāng)前頻率源(即老參考頻率源)不同時(shí)，系統(tǒng)從Active(跟蹤)狀態(tài)進(jìn)入Hold(保持)狀態(tài)，系統(tǒng)跟蹤頻率源取消使能，輸出保持原先的相位，參見圖4中輸出時(shí)刻I所示。系統(tǒng)開始按固定相位A Tp偏移，輸出頻率不變，直至輸出時(shí)刻η時(shí)，系統(tǒng)輸出頻率相位與選擇出的跟蹤頻率源(即新參考頻率源)相位相同，系統(tǒng)狀態(tài)由Hold切回Active，此時(shí)系統(tǒng)跟蹤頻率源使能，參見圖4。
[0029]零相位切換技術(shù)實(shí)際上是在兩個(gè)不同頻率源Active之間插入Hold模式，讓輸出連續(xù)且頻率不變，相位從一個(gè)位置慢慢偏移到另一個(gè)位置，保證了輸入和輸出同相位。頻率源切換時(shí)間不固定，要根據(jù)新頻率源相位和輸出相位差的大小而定。A Tp的設(shè)定應(yīng)該保證輸出相位連續(xù)，不應(yīng)過(guò)大。
[0030]③鎖定單元，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出對(duì)所述跟蹤頻率源的頻率鎖定和相位鎖定，參見圖5。
[0031]頻率鎖定方法為:系統(tǒng)計(jì)算輸入輸出周期的差值A(chǔ)F，然后與容限值進(jìn)行判斷比較，如果超過(guò)容限值則認(rèn)為頻率失鎖。頻率失鎖分為正失鎖和負(fù)失鎖；正失鎖是頻率差△F>F_，對(duì)輸出進(jìn)行負(fù)向調(diào)節(jié)，減小AF ;負(fù)