基于fpga的压控技术在授时系统中应用

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1、基于FPGA的压控技术在授时系统中应用摘要：时钟源的稳定性在授时系统中扮演着重要角色，而晶振随着时间的推移会有不同程度的稳定度误差和累积误差，这给整个授时系统的授时精度带来了很大的误差。基于FPGA设计了一种压控晶振校频系统。通过分析影响晶振输出的几个重要因素，综合考虑后，对输出的码NCO值做加权求平均处理，使得输出更加稳定可靠。系统可以实现两块晶振同步的误差在短时间内达到基本同步的水平，为提高非同源条件下时间同步系统的授时精度提供了一种很好的方法。中国8/vie　　关键词：授时系统；压控晶振；码NCO；FPGA　　中图分类号：TN91?34文献标识码：A：1004?373X（

2、2017）07?0048?04　　ApplicationofFPGA?basedvoltagecontrolledtechnologyintimeservicesystem　　QUANPengfei1，2，JIYuanfa1，2，SUNXiyan1，2　　（1.SchoolofInformationandmunication，GuilinUniversityofElectronicTechnology，Guilin541004，China；　　2.GuangxiKeyLaboratoryofPrecisionNavigationTechnologyandApplication，

3、Guilin541004，China）　　Abstract：Thestabilityofclocksourceplaysanimportantroleinthetimeservicesystem，butthedifferentstabilityerrorandcumulativeerrorofthecrystaloscillatormayoccurastimegoeson，eserviceaccuracyoftheeservicesystem.Avoltagecontrolledoscillatorfrequencycalibrationsystemportantfactors

4、affectingontheoutputofthecrystaloscillatorareanalyzed，andconsideredprehensivelytoperformaaketheoutputstableandreliable.Thesystemcanrealizethebasicsynchronizationofthete，ethodtoimprovethetimeserviceaccuracyofthetimesynchronizationsystemunderthenon?homologouscondition.　　Keyeservicesystem；volta

5、gecontrolledcrystaloscillator；codeNCO；FPGA　　0引言　　随着科技的飞速发展，授时技术在各个行业的应用越来越广泛。传统情况下，高精度的授时需要高精度的晶振作为保障，而在实际应用中，高精度晶振的价格也是产品主要的成本之一。所以，实际应用中由于成本的原因限制了授时技术在大众行业的使用。　　本设计是利用接收端捕获跟踪上后的码NCO去调整本地时钟，使其与信号产生端的晶振保持一致。信号产生端使用高精度晶振作为时钟源，并通过BPSK调制产生信号。接收端首先接收到信号，进行捕获跟踪后，利用输出的码NCO调整接收端晶振的控制量，从而使接收端的晶振与发射端

6、的晶振的偏差稳定在一定范围内。　　1压控系统结构及工作原理　　如图1所示，系统分为信�产生部分和信号接收部分，信号产生部分主要用来产生1PPS作为标准的秒脉冲。接收部分主要是通过接收到信号之后进行捕获跟踪，通过计数输出一个PPS，跟标准的秒脉冲对比，可以得到压控晶振校准的效果。　　2系统功能设计　　本系统的设计包括软件和硬件两个部分，如图2所示。软件部分主要是以VerilogHDL编程语言实现为主，主要实现了信号的产生、信号的捕获跟踪、对码NCO值的处理以及利用处理后的NCO值对电压进行控制；硬件部分主要是D/A转换器根据码NCO的值转换成模拟控制电压，再根据模拟电压校准频率，

7、并将结果反馈给FPGA处理器。　　2.1信号产生　　信号产生端的主要功能是实现对电文的扩频调制和基准秒脉冲的生成，其中电文可以通过串口输入，也可以固化在FPGA里面，本设计选择的是后者，并可以通过计数的方式得到基准秒脉冲。信号生成的流程图如图3所示。　　首先电文[D（t）]与C/A码[x（t）]通过乘法器得到包含数据信息的复合码，该复合码再与余弦信号[Acos（2πf0+θ）]做BPSK调制得到中频信号[f（t）]，其数学表达式为：　　[f（t）=A（x（t）?D（t））?cos（2πf0t