[发明专利]一种基于GPS同步晶振的射频频率合成方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及频率合成领域，特别是涉及一种利用GPS校准晶振产生高稳定度射频信号。

背景技术

射频频率源被广泛应用于电子，通信领域的测试中。目前公知的射频频率源构造是由晶体振荡器与频率合成器串联而成。由频率合成器将晶体振荡器的输出倍频或者分频得到期望的输出。但是，晶体振荡器存在长期漂移以及累积误差，需要定期的校准，给测量测试造成不便。

发明内容

针对上述方法的不足，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用GPS秒脉冲信号校准本地晶振。首先利用GPS接收模块接收并解调出GPS信号中的秒脉冲信号，再以本地晶体振荡器为基准配合延迟线内插器，测量GPS信号的时长，与理想值相比较，即可得出误差信号。同时利用卡尔曼滤波器，抑制GPS秒脉冲信号的干扰。将滤波器施加于一比例积分控制系统上，通过数模转换器，将控制量施加于压控晶体振荡器上。从而得出了高稳定的本地频率信号。再利用该信号进行射频频率合成。于此同时，将晶振的控制量送至另一卡尔曼滤波器，可得出本地晶体振荡器的漂移趋势，这样在GPS信号丢失的情况下，仍然可以将稳定的频率信号保持一段时间。

为解决传统在测量GPS秒脉冲时间间隔时采用的计数器测量方法引入的误差。本发明利用FPGA内部的专用进位资源构成了延迟线内插器，用以测量GPS秒脉冲与晶振信号上升沿脉冲之间的时间差。将延迟线内插器与传统计数器结合，可实现对GPS秒脉冲信号的高精度测量，从而进一步提高了校准的稳定度。

本发明的有益效果是，消除了晶体振荡器的漂移，从而获得一个免校准高稳定度的射频信号。以较低的成本获得了高质量的射频信号。

附图说明

图1是基于GPS同步晶振的射频频率合成方法原理图

图2是FPGA测控模块内部原理图。

具体实施方式

在图1中，GPS接收模块(1)接收GPS信号，并解调出其中的秒脉冲信号，和本地晶振信号一起送入FPGA测控模块中(2)进行处理，FPGA测控模块(2)将校正信号送入DAC模块(3)中，转化为压控晶振(4)的控制量。最后锁相频率合成器(6)利用压控晶振产生的信号进行射频频率合成。其中单片机(5)接受用户接口(7)的指令，控制锁相环频率合成(6)的输出频率

在图2中，主要进行本发明核心的GPS频率测量与处理单元。延迟线内插器(8)利用FPGA内部的进位链资源构成，能够实现对GPS秒脉冲与晶振信号上升沿脉冲之间的时间间隔进行高精度测量。计数器(9)则在GPS秒脉冲间对本地晶振信号进行计数。将延迟线内插器(8)与计数器(9)的结果通过编码器(10)进行编码后送到卡尔曼滤波器(11)进行滤波处理，再将滤波结果送至比例积分控制器(12)，最后得到对DAC的控制量，由DAC配置模块(13)输出至DAC。另一个卡尔曼滤波器(14)则对控制信号进行预测，当GPS信号失效时，按照预测结果对DAC进行控制。