TCM-2通用時間比對模塊及其應用

ＴＣＭ－２ 內(nèi)含所有同步方式算法，因此它不僅可用于進行高精度時間比對或時間間隔測量，還可用于各種高精度同步系統(tǒng)。

３．１ 高精度通用計數(shù)器

通用時間比對模塊只要外接電源、晶振、鍵盤和ＬＥＤ顯示，就能構(gòu)成一個高精度通用計數(shù)器?圖２所示為由ＴＣＭ－２構(gòu)成的高精度通用計數(shù)器的原理圖。利用它不僅可以測量兩輸入脈沖的時間間隔或相位差，還可測量輸入信號的頻率和周期。該電路的時間分辨率為０．１ｎｓ，測量精度為１～３ｎｓ，因此可以進行高精度的時間間隔、頻率和周期的測量。它的測量速率優(yōu)于０．５ｍｓ／次。這種高精度通用計數(shù)器可用內(nèi)部１０ＭＨｚ晶振作為基本測量時鐘，也可選外部１０ＭＨｚ信號（如銣鐘或銫鐘）作測量時鐘。ＰＡ和ＰＢ是兩路輸入信號。面板鍵盤通過串行移位或矩陣接法直接連到通用時間比對模塊上。ＬＥＤ顯示可采用串行移位方式。另外，ＴＣＭ－２還提供有ＲＳ－２３２接口，因而可與計算機相連，以便輸出測量數(shù)據(jù)或?qū)崿F(xiàn)遙控操作測量功能。

３．２ ＣＤＭＡ基站時鐘

ＣＤＭＡ基站時鐘主要用于為ＣＤＭＡ移動通信基站提供時鐘信號。為了保證正常的通信和基站之間的平滑切換，要求ＣＤＭＡ基站時鐘的頻率準確度應達到１×１０－１１，時間同步精度應達到１００ｎｓ以上。

ＣＤＭＡ基站時鐘有兩個方案，一個是以ＧＰＳ或ＧＰＳ／ＧＬＯＮＡＳＳ為參考源的自主同步方式，另一個是通過光纖傳輸同步信息的主／從同步方式。前者是各基站都以ＧＰＳ或ＧＬＯＮＡＳＳ為基準，且各站都與ＧＰＳ或ＧＬＯＮＡＳＳ同步，從而實現(xiàn)各基站之間的同步。后者是主站通過光纖向各基站發(fā)送同步脈沖，從而使各基站都與主站的同步脈沖同步，最終使各基站之間保持同步。由于各基站本來就是通過光纖與主站聯(lián)系的，因此后者并不因為通過光纖傳遞同步脈沖而增加成本。圖３和圖４分別是這兩種方案的結(jié)構(gòu)框圖。圖３中，各信號的具體含義如下：

１０ＭＣ：用于本模塊的基本測量時鐘及ＤＤＳ的輸入時鐘。為了滿足頻率準度要求，設計時，應使用銣鐘或雙層恒溫的晶振來提供１０ＭＣ信號；

ＧＰＳ１ＰＰＳ：ＧＰＳ秒脈沖輸入信號，用作時鐘參考；

ＧＰＳ１ＰＰＳＤ：ＧＰＳ秒脈沖直接輸入，用于測量電纜的時延，以便修正測量結(jié)果；

ＤＤＳ１／ＤＤＳ２： 兩路ＤＤＳ，可分別生成兩個不同頻率的信號；

ＤＤＳ１Ｘ／ＤＤＳ２Ｘ：對應盤的兩ＤＤＳ輸出信號，用于測量與本盤信號的相位差并進行修正，以保證主／備無縫切換；

Ｍ／Ｓ：主／備狀態(tài)標志輸入；

１ＰＰ２Ｓ：用于輸出兩秒一次的定時脈沖；

ＳＩＯ：串行輸入輸出接口，用于與外部控制器交換信息；

ＲＳ－２３２：通用ＲＳ－２３２串行口，用于與ＧＰＳ交換信息。

在圖４所示的光纖同步ＣＤＭＡ基站時鐘原理圖中?ＲＸＰ是由中心站發(fā)來的光纖同步脈沖或從站傳來的返回脈沖；而ＴＸＰ則是由本站發(fā)給中心站的返回脈沖或中心站發(fā)出的同步脈沖；

銣鐘產(chǎn)生的１０ＭＣ信號主要用于通用時間比對模塊的基本測量時鐘及ＤＤＳ的輸入時鐘。當用溫度穩(wěn)定性優(yōu)于５×１０－１０、日漂移優(yōu)于１×１０－１０的晶振時，一般均可以滿足要求。

用通用時間比對模塊測量ＲＸＰ和ＴＸＰ時，主站將發(fā)送和接收時刻傳給從站，從站在收到主站傳來的兩個脈沖數(shù)據(jù)后，將根據(jù)本站脈沖的發(fā)送和接收時刻來計算傳輸時延，從而計算出本站的時間誤差并修正本站的時鐘，以使其保持與主站時鐘的同步。此外，根據(jù)兩組同步脈沖的時間間隔，可以測量本站基本測量時鐘的頻率并修正ＤＤＳ，這樣可使本站時鐘頻率與主站的時鐘頻率保持一致。

ＲＸＰ和ＴＸＰ可以是直接由光纖傳輸?shù)拿}沖，也可以在多路復接方式中提供一個定時通道?并將ＲＸＰ和ＴＸＰ組織在定時通道的幀結(jié)構(gòu)中。

本盤ＤＤＳ的輸出信號和對應盤ＤＤＳ的輸出信號可在通用時間比對模塊中比較相位。如果它們之間存在相位差，則從站應調(diào)整相應的ＤＤＳ以使其輸出信號的相位與主站保持一致。

需要說明的是：采用光纖同步比ＧＰＳ同步成本低，且在相同配置時的同步精度也高。其同步精度可達到１０ｎｓ以上，基本能夠滿足基站定位應用中高精度同步的要求。

微波同步時鐘的原理和結(jié)構(gòu)與此完全相同。ＧＰＳ時間／頻率標準與ＧＰＳ同步ＣＤＭＡ時鐘也基本相同，只是結(jié)構(gòu)和功能更簡單些。