基于GPS信号源的时间统一信号发生装置

摘要

基于GPS信号源的时间统一信号发生装置，属于光电测控技术领域，为克服传统时统装置结构分散带来的可靠性风险和外购GPS接收机而造成在技术及维护对外依赖性的不足，本发明装置由GPS天线、电源模块和一体化信号处理电路板组成，所述一体化信号处理电路板包括GPS授时芯片、天线监控电路、MCU、FPGA、时钟调压电路、通讯连接器、输出接口连接器、射频信号输入连接器、频率标准、调频电路、外围电路、串行通讯电路、配置电路、隔离差分驱动芯片和时钟扇出电路，一体化集成信号处理板将GPS接收装置的功能和同步信号发生装置的功能集成在一起，减少了系统内部信号之间的物理连接，避免了电磁干扰和连接风险，提高了系统的可靠性。

主权项

基于GPS信号源的时间统一信号发生装置，该装置由GPS天线（1）、电源模块（4）和一体化信号处理电路板（12）组成，其特征在于，所述一体化信号处理电路板（12）包括GPS授时芯片（13）、天线监控电路（14）、MCU（15）、FPGA（16）、时钟调压电路（17）、通讯连接器（18）、输出接口连接器（19）、射频信号输入连接器（20）、频率标准（21）、调频电路（22）、MCU的外围电路（23）、串行通讯电路（24）、配置电路（25）、隔离差分驱动芯片（26）和时钟扇出电路（27）；电源模块（4）给一体化信号处理电路板（12）供电，并通过一体化信号处理电路板（12）的RF_IN口间接为GPS天线（1）供电；GPS天线（1）接收GPS射频信号后，经射频信号输入连接器（20）将GPS射频信号送入GPS授时芯片（13）的RF_IN口；天线监控电路（14）与GPS授时芯片（13）的ADDET_N和V_ANT口相连，用于监控GPS授时芯片（13）的电路状态，在发生开路或短路时能自动断开GPS天线（1）与GPS授时芯片（13）之间的电连接；GPS授时芯片（13）自动跟踪捕获GPS射频信号并解算出GPS秒基准信号和时间码信息，时间码信息从GPS授时芯片（13）的Txd脚送出后由MCU（15）的RxD1脚接收，GPS秒基准信号从GPS授时芯片（13）的TimePulse脚送出后经时钟扇出电路（27）扇出两路相同的GPS秒基准信号，其中一路GPS秒基准信号送入MCU（15）的I/O脚用于标记时间码信息，另一路GPS秒基准信号送入FPGA（16）作为同步输出信号的同步信号源；频率标准（21）输出基准频率信号经时钟调压电路（17）调整后由FPGA（16）的clk脚接收作为FPGA（16）系统时钟，FPGA（16）对时钟信号进行计数并将计数结果通过I/O3端口送入MCU（15），MCU（15）在内部对计数结果进行D/A转换后经调频电路（22）调整后回送给频率标准（21）用于频率校准；外部的控制命令通过通讯连接器（18）接收后经串行通讯电路（24）由MCU（15）的RxD2脚接收，MCU（15）通过I/O口将接收到的命令和时间码信息发送到FPGA（16）的I/O2端口，用以控制输出信号的频率和脉宽，MCU（15）从TxD2脚送出时间码信息和状态信息并经通讯连接器(18)向外发送，外围电路(23)与MCU（15）连接，FPGA（16）根据端口I/O1、端口I/O2、端口I/O3和clk脚的信号通过内部逻辑电路生成N路同步脉冲信号从端口I/O4输出，从端口I/O4输出的信号经隔离差分驱动芯片（26）后从输出接口连接器（19）送出，配置电路（25）用于存储 FPGA（16）内部配置数据，FPGA（16）的内部逻辑数据通过编程器写入配置电路（25）。