多種異頻頻率源同步一種頻率輸出的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頻率融合，主要用于時間設(shè)備的多種頻率源的融合，尤其涉及一種將多種不同頻率的頻率源融合成一個固定頻率輸出的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在通訊、交通和電力等行業(yè)中有很多不同的頻率設(shè)備，其產(chǎn)生的頻率種類也很多，例如1MHz、2Mbit、2MHz和IPPS等等，不同的頻率指標(biāo)也不同，設(shè)備新舊造成的頻率輸出準(zhǔn)確度也不同，很難統(tǒng)一到同一個頻率上來，對后端頻率的使用造成了很大的影響。因此需要一種能把不同頻率的頻率源同步成一種頻率輸出，不管前端頻率源怎么變化對后端固定頻率輸出沒有影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種多種異頻頻率源同步一種頻率輸出的系統(tǒng)及方法，把不同頻率的頻率源同步成一種頻率輸出，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
多種異頻頻率源同步一種頻率輸出的系統(tǒng)，包括以下功能單元:
監(jiān)測單元，對系統(tǒng)輸入的多路異頻頻率源和系統(tǒng)輸出頻率進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，判斷出頻率源是否正常；
控制單元，根據(jù)監(jiān)測單元的狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果，從多種異頻頻率源中選擇出跟蹤頻率源； 鎖定單元，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出對所述跟蹤頻率源的頻率鎖定和相位鎖定；
輸出單元，通過數(shù)字鎖相環(huán)把鎖定后的所述跟蹤頻率源生成為指定頻率輸出；
時鐘單元，采用低頻的高穩(wěn)時鐘信號作為輸入，把輸入頻率倍頻至系統(tǒng)工作所需的高頻率時鐘信號，作為輸出單元和輸入監(jiān)測的采樣時鐘信號和系統(tǒng)的高穩(wěn)工作時鐘。
[0005]監(jiān)測單元中采用的監(jiān)測方法為統(tǒng)計出頻率源兩次上升沿之間的時間值，累計定時I；后取平均計算出周期值P r,與設(shè)定的超出容限值p_和恢復(fù)容限值P _進(jìn)行比較，判斷輸入和輸出頻率狀態(tài)是否正常，即如果PjPniax或者P ^pnun累計超過累計定時T d，則該頻率源頻率超限；如果P1XPniax并且P >_累計超過累計定時Td，則認(rèn)為該頻率源頻率正常；所述累計定時I；和Td小于60秒鐘。
[0006]所述控制單元對輸入頻率源分配優(yōu)先級，根據(jù)頻率源的優(yōu)先級和監(jiān)測單元的狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果從多種異頻頻率源中選擇優(yōu)先級最高且頻率正常的頻率源作為跟蹤頻率源。
[0007]若選擇的跟蹤頻率源與當(dāng)前跟蹤頻率源不同，采用零相位切換進(jìn)行頻率源切換；所述零相位切換是指在跟蹤頻率源切換時，系統(tǒng)從Active狀態(tài)進(jìn)入Hold狀態(tài)，輸出保持原相位，系統(tǒng)按固定相位偏移、輸出頻率不變，直到系統(tǒng)輸出頻率相位與選擇出的跟蹤頻率源相位相同，系統(tǒng)狀態(tài)切換回Hold狀態(tài)。
[0008]所述相位鎖定方法為:系統(tǒng)計算輸入輸出頻率上升沿的時間差相減得出相位差A(yù) P，然后與容限值進(jìn)行判斷比較，如果超過容限值則認(rèn)為相位失鎖。
[0009]相位失鎖分為正失鎖和負(fù)失鎖；所述相位差△ P〈Ph_時為負(fù)失鎖，對輸出進(jìn)行正向調(diào)節(jié)，增大ΔΡ;若相位差ΛΡ>Ρ1ι_時為正失鎖，對輸出進(jìn)行負(fù)向調(diào)節(jié)，減小ΔΡ。
[0010]所述頻率鎖定方法為:系統(tǒng)計算輸入輸出周期的差值A(chǔ) F，然后與容限值進(jìn)行判斷比較，如果超過容限值則認(rèn)為頻率失鎖。
[0011]所述頻率失鎖分為正失鎖和負(fù)失鎖；正失鎖是頻率差A(yù)FSFniax，對輸出進(jìn)行負(fù)向調(diào)節(jié)，減小AF;負(fù)失鎖是頻率差A(yù)F〈F_，對輸出進(jìn)行正向調(diào)節(jié)，增大AF。
[0012]所述輸出單元采用數(shù)字鎖相環(huán)。
[0013]多種異頻頻率源同步一種頻率輸出的方法，包含以下步驟:
步驟一:采用監(jiān)測單元對系統(tǒng)輸入的多路異頻頻率源和系統(tǒng)輸出頻率進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，判斷頻率源是否正常；
步驟二:采用控制單元，根據(jù)監(jiān)測單元的狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果，從多種異頻頻率源中選擇出跟蹤頻率源；
步驟三:采用鎖定單元，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出對所述跟蹤頻率源的頻率鎖定和相位鎖定；步驟四:采用輸出單元，通過數(shù)字鎖相環(huán)把鎖定后的所述跟蹤頻率源生成為指定頻率輸出。
[0014]本發(fā)明的有益效果:能夠?qū)⒉煌l率設(shè)備產(chǎn)生的頻率統(tǒng)一到同一個頻率上來，把不同頻率的頻率源同步成一種頻率輸出，不管前端頻率源怎么變化對后端固定頻率輸出沒有影響。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理框圖。
[0016]圖2為本發(fā)明監(jiān)測單元對輸入多頻率源監(jiān)測的工作流程圖。
[0017]圖3為本發(fā)明控制單元的選擇跟蹤頻率源的工作流程圖。
[0018]圖4為本發(fā)明控制單元的零相位切換示意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明鎖定單元的系統(tǒng)輸出對跟蹤頻率源的頻率鎖定和相位鎖定的工作流程圖。
[0020]圖6為本發(fā)明輸出單元的原理框圖。
[0021]圖7為本發(fā)明時鐘單元的從選擇出來的輸入頻率源輸出指定頻率的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0023]本發(fā)明提供一種多種異頻頻率源同步一種頻率輸出的系統(tǒng)，參見圖1，包括以下功能單元:
①監(jiān)測單元，用于對系統(tǒng)輸入的多路異頻頻率源和系統(tǒng)輸出頻率進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測。
[0024]允許多種不同的頻率源輸入，對每一路頻率源進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測。主要監(jiān)測每個輸入頻率源和系統(tǒng)輸出頻率是否超限，通過測量頻率源的周期與閥值周期進(jìn)行比較，參見圖2。監(jiān)測單元統(tǒng)計出頻率源兩次上升沿之間的時間值，累計定時I；后取平均計算出周期值P y與設(shè)定的周期的上限？_(超出容限值)和下限？_(恢復(fù)容限值)進(jìn)行比較，判斷輸入和輸出頻率狀態(tài)是否正常，即如果ρ)ρ_或者P ^pnun累計超過累計定時T d，則該頻率源頻率超限；如果P1XPniax并且P ,Pnun累計超過累計定時T d，則認(rèn)為該頻率源頻率正常。
[0025]對不同的頻率源周期的容限值？_和P _是不同的，累計定時T肩T d都是相同的。對頻率的判斷時間，即累計定時I；和T d，一般小于60秒鐘。
[0026]②控制單元，用于根據(jù)監(jiān)測單元的狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果，從多種異頻頻率源中選擇出跟蹤頻率源。
[0027]控制單元根據(jù)功能需要給多路頻率源分配不同的優(yōu)先級，優(yōu)先級從0-7代表優(yōu)先級由高到低。系統(tǒng)讀取優(yōu)先級最高的頻率源，然后根據(jù)監(jiān)測單元的結(jié)果(頻率源是否正常)來選擇是否采用該頻率源作為跟蹤源。選擇的結(jié)果是優(yōu)先級最高并且頻率正常的頻率源，參見圖3。
[0028]如果頻率源選擇的結(jié)果與當(dāng)前頻率源不同，則控制單元會進(jìn)行頻率源切換。為了保證輸入輸出同相位，必須采用零相位補(bǔ)償技術(shù)，即當(dāng)頻率源選擇的結(jié)果與當(dāng)前頻率源(即老參考頻率源)不同時，系統(tǒng)從Active(跟蹤)狀態(tài)進(jìn)入Hold(保持)狀態(tài)，系統(tǒng)跟蹤頻率源取消使能，輸出保持原先的相位，參見圖4中輸出時刻I所示。系統(tǒng)開始按固定相位A Tp偏移，輸出頻率不變，直至輸出時刻η時，系統(tǒng)輸出頻率相位與選擇出的跟蹤頻率源(即新參考頻率源)相位相同，系統(tǒng)狀態(tài)由Hold切回Active，此時系統(tǒng)跟蹤頻率源使能，參見圖4。
[0029]零相位切換技術(shù)實(shí)際上是在兩個不同頻率源Active之間插入Hold模式，讓輸出連續(xù)且頻率不變，相位從一個位置慢慢偏移到另一個位置，保證了輸入和輸出同相位。頻率源切換時間不固定，要根據(jù)新頻率源相位和輸出相位差的大小而定。A Tp的設(shè)定應(yīng)該保證輸出相位連續(xù)，不應(yīng)過大。
[0030]③鎖定單元，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出對所述跟蹤頻率源的頻率鎖定和相位鎖定，參見圖5。
[0031]頻率鎖定方法為:系統(tǒng)計算輸入輸出周期的差值A(chǔ)F，然后與容限值進(jìn)行判斷比較，如果超過容限值則認(rèn)為頻率失鎖。頻率失鎖分為正失鎖和負(fù)失鎖；正失鎖是頻率差△F>F_，對輸出進(jìn)行負(fù)向調(diào)節(jié)，減小AF ;負(fù)