衛(wèi)星定位系統(tǒng)馴服的高精度頻率源.pdf

1、GPS(Global Positioning System)即全球定位系統(tǒng)，是美國(guó)國(guó)防部在子午儀系統(tǒng)（GPS系統(tǒng)前身）的基礎(chǔ)上研發(fā)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。到1994年全球覆蓋率高達(dá)98％的24顆GPS衛(wèi)星已全部布設(shè)完成。它可以為全球范圍內(nèi)的用戶提供實(shí)時(shí)定位與導(dǎo)航功能，同時(shí)它也可以利用高穩(wěn)定度的星載原子鐘提供精準(zhǔn)的授時(shí)功能。目前采用GPS衛(wèi)星時(shí)鐘源同步本地時(shí)鐘的技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生高精度和高穩(wěn)定時(shí)鐘的主流方法之一。該技術(shù)的核心思想是:在衛(wèi)星傳

2、輸正常時(shí)，通過(guò)手持端接收衛(wèi)星信號(hào)用衛(wèi)星時(shí)鐘馴服本地時(shí)鐘;衛(wèi)星信號(hào)不穩(wěn)定時(shí)，則由本地時(shí)鐘（恒溫晶振）代替衛(wèi)星時(shí)鐘工作輸出脈沖信號(hào)。
　　 本文首先對(duì)4大全球定位系統(tǒng):美國(guó)GPS全球定位系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)、歐盟Galileo系統(tǒng)以及后起之秀我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了介紹和對(duì)比，并對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。這之中屬美國(guó)的GPS系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)應(yīng)用的最早也最為廣泛，它的技術(shù)相對(duì)成熟，地面接收模塊成本也較低，因此本系統(tǒng)

3、采用物美價(jià)廉的美國(guó)GPS模塊作為接收衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生脈沖信號(hào)的接收端。本文設(shè)計(jì)的是基于授時(shí)型GPS模塊的頻率源系統(tǒng)，它通過(guò)GPS接收模塊輸出的10kHz信號(hào)和lpps信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)本地晶振的馴服，來(lái)輸出高精度的頻率源信號(hào)，并對(duì)兩種方式馴服效果進(jìn)行分析和對(duì)比。10kHz馴服部分通過(guò)鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)，在GPS模塊鎖定衛(wèi)星后會(huì)輸出一個(gè)高精度的10kHz信號(hào)，系統(tǒng)會(huì)用這個(gè)10kHz信號(hào)去馴服本地恒溫晶振。它主要由2部分組成:(1) GPS模塊:通過(guò)接收衛(wèi)星發(fā)

4、射的信號(hào)，處理輸出高精度的脈沖信號(hào)作為信號(hào)源的時(shí)間基準(zhǔn);(2)半數(shù)字鎖相環(huán):實(shí)現(xiàn)GPS信號(hào)對(duì)本地晶振的馴服，主要有鑒相器、無(wú)源環(huán)路濾波器、CPLD分頻和高精度的恒溫晶振幾部分組成。lpps部分則主要由相位時(shí)間差測(cè)量模塊、數(shù)據(jù)處理和電壓反饋組成，相位時(shí)間差測(cè)量模塊會(huì)測(cè)量出lpps信號(hào)和晶振經(jīng)分頻后輸出信號(hào)之間的相位差，然后這個(gè)相位差會(huì)被送至單片機(jī)處理以輸出一個(gè)反饋信號(hào)至恒溫晶振的控制端，控制晶振輸出頻率的變化，達(dá)到校正本地晶振輸出高性能頻