[实用新型]一种GPS载波相位频率标准装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种频率标准装置，特别是一种GPS载波相位频率标准装置。

背景技术

高精度的频率标准是时间频率实验室与各种时频系统的核心，其在时间频率计量、国民生产、航空航天、武器系统以及国民经济的各个领域都有着极为广泛的应用。

目前，时间频率实验室以及各级时频计量部门应用最为普遍的是原子频标。其中，铯原子频率标准和氢原子频率标准的成本高，其频率准确度和频率稳定度指标都非常高。铷原子频率标准体积小，价格低廉，但频率准确度指标较差，在E-10量级左右，很多时候无法满足高指标的要求。有一类频率标准可以用较低的低成本来实现较高的指标，就是GPS驯服频率标准。它集GPS和铷原子频标的优势于一体。GPS信号本身具有很好的频率长期稳定度，而铷原子率频标准价格低，体积小，频率短期稳定度指标较高。通过GPS驯服铷原子频率标准后，其频率准确度与频率长期稳定度指标也可以提升很多。

传统的GPS驯服频率标准装置，主要由GPS接收机、本地频率标准、单片机、时间间隔测量电路、铷原子频标或高稳晶振组成。首先，GPS接收机接收GPS C/A码信号，产生1PPS信号。然后，通过时间间隔测量电路，比较本地频率标准产生的1PPS信号与GPS接收机产生的1PPS信号，得到时差数据。通过单片机中的算法，产生频率控制信号，对本地信号进行修正控制，使其实现GPS的频率长期稳定度。

在传统的GPS驯服频率标准中，GPS接收机利用的是GPS C/A码信号。大气传播延迟，即电离层与对流层延迟，会对频率标准的频率准确度与稳定度产生一定的影响。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种GPS载波相位频率标准装置，解决传统的GPS驯服频率标准装置中，信号大气传播延迟等因素对频率准确度与频率稳定度产生的影响，进一步提高GPS驯服频率标准的频率准确度和频率稳定度，并且使其在更短的时间内进入预定的性能指标的问题。

一种GPS载波相位频率标准装置，包括：可驯服铷原子频率标准装置、时间间隔计数器、频率功分器、秒分频器、GPS天线，还包括：GPS单频载波相位接收机、数字信号处理器。

GPS单频载波相位接收机与数字信号处理器数据线连接，GPS单频载波相位接收机与时间间隔计数器射频电缆连接，GPS单频载波相位接收机与频率功分器数字数据线连接，GPS单频载波相位接收机与GPS天线由天线馈线连接。数字信号处理器与可驯服铷原子频率标准装置数据线连接，数字信号处理器与时间间隔计数器数据线连接，时间间隔计数器与秒分频器射频线连接，秒分频与频率功分器射频线连接，可驯服铷原子频率标准装置与频率功分器射频线连接。

频率标准装置加电后，GPS单频载波相位接收机通过外接GPS天线收到GPS信号，得到由GPS产生的1PPS信号、GPS载波相位观测量、数据信息。这些信息包括每颗接收到信号卫星的高度角和方位角，C1观测量，L1观测量，及各卫星的GPS时间，由GPS单频载波相位接收机的数据输出接口通过数据线输入到数字信号处理器，同时GPS单频载波相位接收机的1PPS信号输入到时间间隔计数器上。

可驯服铷原子频率标准装置的10MHz输出信号经过频率功分器，由频率功分器将10MHz信号分为三路，分别连接到输出接口、GPS单频载波相位接收机的10MHz参考信号接口和秒分频器。通过秒分频器得到1PPS信号，也输入到时间间隔计数器。时间间隔计数器比较由GPS得到的1PPS信号和铷原子频率标准分频得到的1PPS信号，得到时间间隔测量结果，即GPS和铷频率标准1PPS的时间间隔。此结果由时间间隔计数器输入到数字信号处理器。由数字信号处理器产生频率控制调整信号，对可驯服铷原子频率标准装置的输出进行调整。

数字信号处理器的输入包括可视GPS卫星的高度角、方位角、时间，C1观测量、L1观测量，以及时间间隔计数器的比对结果，输出为对可驯服铷原子频率标准的控制信号，数字信号处理器实现动态实时预测滤波和神经模型预测控制。