一种用于分布式测试系统的高精度同步装置及同步方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种用于分布式测试系统的高精度同步装置及同步方法，所述同步装置包括依次连接的授时单元、扩频时钟信号调制单元、无源时钟信号分配和传输单元、信号放大和时钟恢复单元以及便携式时钟校准单元，所述扩频时钟信号调制单元将授时单元提供的授时数据和时钟信号调制为射频信号；所述无源时钟信号分配和传输单元将射频信号分配和输送到至少一个信号放大和时钟恢复单元，每个所述信号放大和时钟恢复单元将射频信号变换放大并解调为授时数据和时钟信号；每个所述信号放大和时钟恢复单元均连接便携式时钟校准单元用以对时钟信号进行校准。本发明专利技术实现了分布式的多通道信号的高精度时间同步，提高了其多通道信号关联性分析能力。性分析能力。性分析能力。

【技术实现步骤摘要】
一种用于分布式测试系统的高精度同步装置及同步方法


[0001]本专利技术涉及一种时间同步装置，具体地说，涉及一种用于分布式测试系统的高精度同步装置及同步方法。

技术介绍

[0002]测试系统，特别是总装阶段的集成测试系统，参与测试的系统、分系统和设备数量多、需要测试的信号种类多。以飞机总装集成测试为例，涉及对包括电源系统、燃油系统、液压系统、飞控系统、航电系统、照明系统等系统的测试，被测设备的交互关系越来越复杂，所以测试系统向着分布式的架构发展。另一方面，由于多个系统的多个信号之间存在相关性，后续处理中需要进行数据关联性分析，所以在分布式的架构下，还需要进一步满足同步测试的要求。
[0003]但是复杂分布式的测试系统架构与多通道信号的同步采集存在一定矛盾，当采集设备位于不同机箱、不同机柜、甚至不同机房时，为实现对多通道信号进行高精度同步测量，时间同步精度需要达到微秒级，甚至纳秒级。
[0004]现有的时间同步一般分两类，一类是基于信号的同步，如传递秒脉冲（PPS，Pulse Per Second）信号的同步；另一类是基于时间的同步，如采用网络时间协议（NTP,NetworkTime Protocol）、IRIG
‑
B码、高精度时间同步协议（PTP，Precision Time Protocol）等。NTP授时精度在几十到几百毫秒；IRIG
‑
B授时精度在微秒级；PTP授时精度在几十到几百纳秒，但是价格较高。
[0005]为在室内空间数百米的尺度上，实现几十纳秒的多通道信号同步，一般采用脉冲信号，如PPS时钟信号，并利用同轴电缆传递PPS时钟信号，同轴电缆要求等长，以实现多设备之间的同步。同轴电缆长度如果达到数百米后，同轴电缆严重影响传递信号的质量。试验表明，通过300m 同轴电缆传输以后，输出1PPS 信号的上升沿时间测量结果182ns。（赵志雄. 百米量级时频信号传递与恢复方法研究[D].中国科学院研究生院（国家授时中心）,2015.）脉冲信号的多路分配需要有源的脉冲信号分配器，如时标分配器，对工程布线有一定的局限。
[0006]对于现有的测试系统，为提升其分布式的多通道采集能力，目前亟需一种室内分布式测试系统的高精度时间同步装置和同步方法。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中亟需一种室内分布式测试系统的高精度时间同步装置和同步方法来提高现有的测试系统的分布式的多通道采集能力，本专利技术提出一种用于分布式测试系统的高精度同步装置及同步方法，所述用于室内分布式测试系统的高精度时间同步装置包括依次连接的授时单元、扩频时钟信号调制单元、无源时钟信号分配和传输单元、信号放大和时钟恢复单元以及便携式时钟校准单元，所述扩频时钟信号调制单元将授时单元提供的授时数据和时钟信号调制为射频信号；所述无源时钟信号分配和传输单元将射频信号分
配和输送到至少一个信号放大和时钟恢复单元，每个所述信号放大和时钟恢复单元将射频信号变换放大并解调为授时数据和时钟信号；每个所述信号放大和时钟恢复单元均连接便携式时钟校准单元用以对时钟信号进行校准。本专利技术实现了分布式的多通道信号的高精度时间同步，提高了其多通道信号关联性分析能力。
[0008]本专利技术具体内容如下：本专利技术提出一种用于分布式测试系统的高精度同步装置，包括授时单元、扩频时钟信号调制单元、无源时钟信号分配和传输单元、信号放大和时钟恢复单元、便携式时钟校准单元；所述授时单元、扩频时钟信号调制单元、无源时钟信号分配和传输单元依次连接；所述无源时钟分配和传输单元设置有多个输出支路，每一个输出支路均连接一个信号放大和时钟恢复单元，并通过信号放大和时钟恢复单元与测试设备连接；所述便携式时钟校准单元搭接在信号放大和时钟恢复单元上并形成校准反馈回路。
[0009]为了更好地实现本专利技术，进一步地，述扩频时钟信号调制单元包括授时数据输入端口、数据编码器、扩频器、调制器、上变频和放大器、射频信号输出端口；所述授时数据输入端口与授时单元连接；所述射频信号输出端口与无源时钟分配和传输单元连接；所述授时数据输入端口、数据编码器、扩频器、调制器、上变频和放大器、射频信号输出端口依次连接。
[0010]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述扩频时钟信号调制单元还包括10MHz基准频率输入端口、PPS信号输入端口、时钟和时序控制器、伪随机序列发生器；所述10MHz基准频率输入端口、PPS信号输入端口与授时单元连接；所述时钟和时序控制器的第一输入端与10MHz基准频率输入端口的输出端连接，第二输入端与PPS信号输入端口的输出端连接，第一输出端与数据编码器连接，第二输出端与扩频器连接，第三输出端与伪随机序列发生器的输入端连接；所述伪随机序列发生器的输出端与扩频器连接。
[0011]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述信号放大和时钟恢复单元包括依次连接的射频信号输入端口、下变频和AGC放大器、解调解扩器、数据解码器、授时数据输出端口；所述射频信号输入端口与无源时钟信号分配和传输单元连接；授时数据输出端口与测试设备连接。
[0012]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述信号放大和时钟恢复单元还包括伪随机序列发生器、时序控制器、配置端口、PPS信号输出端口；所述时序控制器的输入端与配置端口连接，第一输出端通过伪随机序列发生器与解调解扩器连接，第二输出端与PPS信号输出端口连接。
[0013]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述数据编码器包括依次连接的授时数据编码器、编码数据缓存器、移位寄存器；所述扩频器包括异或门XOR；所述调制器包括依次连接的D/A控制器、双通道D/A转换器U5；所述上变频和放大器包括低通滤波器FL1、低通滤波器FL2、依次连接的集成正交
调试器U6、放大器U7、低通滤波器FL3；所述低通滤波器FL1、低通滤波器FL2并联设置在双通道D/A转换器U5与集成正交调试器U6之间；所述授时数据输入端口与授时数据编码器连接；所述低通滤波器FL3与所述射频信号输出端口连接。
[0014]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述扩频时钟信号调制单元还包括放大器U1、放大器U2、放大器U3；所述放大器U1设置在授时数据输入端口与授时数据编码器之间；所述放大器U2设置在PPS信号输入端口与时钟和时序控制器之间；所述放大器U3设置在10MHz基准频率输入端口与时钟和时序控制器之间。
[0015]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述下变频和AGC放大器包括依次连接的低通滤波器FL4、放大器U8、集成正交解调器U9；所述数据解码器包括配置数据解码器、授时数据解码器；所述解调解扩器包括并联设置的低通滤波器FL5和低通滤波器FL6、依次连接在低通滤波器FL5和低通滤波器FL6输出端的双通道A/D转换器U10、A/D采集同步模块，连接在A/D采集同步模块第一输出端的依次连接的第一乘法器、第一积分器，连接在A/D采集同步模块第二输出端的依次连接的第二乘法器、第二积分器；所述低通滤波器FL4与射频信号输入端口连接；所述集成正交本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于分布式测试系统的高精度同步装置，其特征在于，包括授时单元（101）、扩频时钟信号调制单元（102）、无源时钟信号分配和传输单元、信号放大和时钟恢复单元（104）、便携式时钟校准单元（105）；所述授时单元（101）、扩频时钟信号调制单元（102）、无源时钟信号分配和传输单元依次连接；所述无源时钟分配和传输单元设置有多个输出支路，每一个输出支路均连接一个信号放大和时钟恢复单元（104），并通过信号放大和时钟恢复单元（104）与测试设备（106）连接；所述便携式时钟校准单元（105）搭接在信号放大和时钟恢复单元（104）上并形成校准反馈回路。2.如权利要求1所述的一种用于分布式测试系统的高精度同步装置，其特征在于，所述扩频时钟信号调制单元（102）包括授时数据输入端口（201）、数据编码器（206）、扩频器（207）、调制器（208）、上变频和放大器（209）、射频信号输出端口（210）；所述授时数据输入端口（201）与授时单元（101）连接；所述射频信号输出端口（210）与无源时钟分配和传输单元连接；所述授时数据输入端口（201）、数据编码器（206）、扩频器（207）、调制器（208）、上变频和放大器（209）、射频信号输出端口（210）依次连接。3.如权利要求2所述的一种用于分布式测试系统的高精度同步装置，其特征在于，所述扩频时钟信号调制单元（102）还包括10MHz基准频率输入端口（202）、PPS信号输入端口（203）、时钟和时序控制器（204）、伪随机序列发生器（205）；所述10MHz基准频率输入端口（202）、PPS信号输入端口（203）与授时单元（101）连接；所述时钟和时序控制器（204）的第一输入端与10MHz基准频率输入端口（202）的输出端连接，第二输入端与PPS信号输入端口（203）的输出端连接，第一输出端与数据编码器（206）连接，第二输出端与扩频器（207）连接，第三输出端与伪随机序列发生器（205）的输入端连接；所述伪随机序列发生器（205）的输出端与扩频器（207）连接。4.如权利要求1所述的一种用于分布式测试系统的高精度同步装置，其特征在于，所述信号放大和时钟恢复单元（104）包括依次连接的射频信号输入端口（301）、下变频和AGC放大器（302）、解调解扩器（303）、数据解码器（306）、授时数据输出端口（309）；所述射频信号输入端口（301）与无源时钟信号分配和传输单元连接；授时数据输出端口（309）与测试设备（106）连接。5.如权利要求4所述的一种用于分布式测试系统的高精度同步装置，其特征在于，所述信号放大和时钟恢复单元（104）还包括伪随机序列发生器（304）、时序控制器（305）、配置端口（307）、PPS信号输出端口（308）；所述时序控制器（305）的输入端与配置端口（307）连接，第一输出端通过伪随机序列发生器（304）与解调解扩器（303）连接，第二输出端与PPS信号输出端口（308）连接。6.如权利要求1所述的一种用于分布式测试系统的高精度同步装置，其特征在于，包括授时单元（101）、扩频时钟信号调制单元（102）、无源时钟信号分配和传输单元、信号放大和时钟恢复单元（104）、便携式时钟校准单元（105）；所述授时单元（101）、扩频时钟信号调制单元（102）、无源时钟信号分配和传输单元依
次连接；所述无源时钟分配和传输单元设置有多个输出支路，每一个输出支路均连接一个信号放大和时钟恢复单元（104），并通过信号放大和时钟恢复单元（104）与测试设备（106）连接；所述便携式时钟校准单元（105）搭接在信号放大和时钟恢复单元（104）上并形成校准反馈回路；所述扩频时钟信号调制单元（102）包括授时数据输入端口（201）、数据编码器（206）、扩频器（207）、调制器（208）、上变频和放大器（209）、射频信号输出端口（210）；所述授时数据输入端口（201）与授时单元（101）连接；所述射频信号输出端口（210）与无源时钟分配和传输单元连接；所述授时数据输入端口（201）、数据编码器（206）、扩频器（207）、调制器（208）、上变频和放大器（209）、射频信号输出端口（210）依次连接；所述扩频时钟信号调制单元（102）还包括10MHz基准频率输入端口（202）、PPS信号输入端口（203）、时钟和时序控制器（204）、伪随机序列发生器（205）；所述10MHz基准频率输入端口（202）、PPS信号输入端口（203）与授时单元（101）连接；所述时钟和时序控制器（204）的第一输入端与10MHz基准频率输入端口（202）的输出端连接，第二输入端与PPS信号输入端口（203）的输出端连接，第一输出端与数据编码器（206）连接，第二输出端与扩频器（207）连接，第三输出端与伪随机序列发生器（205）的输入端连接；所述伪随机序列发生器（205）的输出端与扩频器（207）连接；所述信号放大和时钟恢复单元（104）包括依次连接的射频信号输入端口（301）、下变频和AGC放大器（302）、解调解扩器（303）、数据解码器（306）、授时数据输出端口（309）；所述射频信号输入端口（301）与无源时钟信号分配和传输单元连接；授时数据输出端口（309）与测试设备（106）连接；所述信号放大和时钟恢复单元（104）还包括伪随机序列发生器（304）、时序控制器（305）、配置端口（307）、PPS信号输出端口（308）；所述时序控制器（305）的输入端与配置端口（307）连接，第一输出端通过伪随机序列发生器（304）与解调解扩器（303）连接，第二输出端与PPS信号输出端口（308）连接。7.如权利要求1所述的一种用于分布式测试系统的高精度同步装置，其特征在于，所述无源时钟信号分配和传输单元包括多个同轴功分器（103）和多个同轴电缆；所述同轴功分器（103）的输入端与扩频时钟信号调制单元（102）连接，输出端分别与多个同轴电缆连接形成与信号放大和时钟恢复单元（104）连接的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋少春，陈涤非，王丹阳，叶波，钟学敏，石芹芹，唐健钧，
申请(专利权)人：上海埃威航空电子有限公司，
类型：发明
国别省市：