GPS驯服铷钟在四川光电所成功投运

2016年02月，我公司生产的GPS驯服铷钟在四川光电所成功投运.按照光电所陈工要求，锁定指标要达到1E-12量级，秒脉冲同步精度达到30ns，输出的10mhz相噪要150dbc/hz。最终我公司生产的gps驯服铷钟的所有指标均优于光电所要求，得到了陈工的好评。

下面介绍一下gps驯服铷钟的工作原理

gps驯服原理图

GPS秒由星载高性能铷钟或铯钟产生，其相位受地面站精确控制，因此其长期特性非常稳定，高于普通铷钟、铯钟或氢钟。从而可利用其长期稳定特性对晶振、铷钟等频标进行校准。

对于接收机，其产生的接收机1PPS由内置普通晶振或外置铷钟产生。若铷钟或晶振独立产生秒脉冲（以下称本秒），本秒的相位会随其老化特性而逐渐漂移。而接收机内部，存在一个反馈，通过每秒或者更高的速率将本秒与GPS卫星CA码进行实时比对，计算本地秒与GPS秒的相位差，并利用接收机内部NCO或DDS进行相位调整。最终输出的接收机1PPS即利用调整后的10M（接收机内部实际频率不一定为10M，但原理一致）产生。由于存在相位调整，故接收机1PPS的长期相位特性与内置普通晶振或外置铷钟的长期漂移特性不再相关，取而代之与GPS卫星时间直接相关，因此，可利用其长期稳定的特性对铷钟或晶振进行驯服。

上述分析主要侧重于GPS秒的长期特性（1小时以上），那么对于GPS秒的短期特性如何，我们进行如下说明。

铷钟的短期特性远远优于普通晶振，由于成本原因，目前卫星接收机所配时钟源多为普通晶振，由于其漂移率在1e-7~1e-8，因此接收机每秒将对晶振10M进行约几十纳秒的相位调整，以弥补在这1秒内因漂移率而造成的相位漂移，加之卫星信号受环境等因素影响造成的10纳秒左右不确定度，所以从示波器上观察接收机1PPS和标准秒（由铯钟、氢钟产生）的时差关系，会发现几乎每秒都会存在几十纳秒的跳变。

采用铷钟作为接收机时钟源后，我们会发现其跳变将显著缩小，可粗略认为短期不受铷钟漂移率影响，故每秒的调整仅受环境的不确定性影响，如电离层、对流层、多径、几何误差等，由此造成的每秒跳变在10ns左右。这就是利用铷钟10M作为接收机工作时钟更适合授时及定位的原因。

西安同步电子科技有限公司实验室配有时间频率综合测试仪、铷原子频率标准、GPS北斗接收机、高稳晶振频率标准、频谱分析仪、示波器、信号源、高温箱、高精度频率计等计量测试标准，依据国家计量检定规程及客户要求，对产品的各项参数进行测试，确保每一台出厂设备的测量值满足检定规程和客户的需求。

GPS驯服铷钟功能

1)   提供4路标准的10MHz正弦信号；

2)   提供1路1PPS脉冲信号；

3)   提供1路RS232时间信号；

4)   LCD显示日期、时间等信息。

GPS驯服铷钟特点

a)   快速锁定；

b)   低相噪；

c)   高可靠性；

d)   可长期连续稳定工作。

GPS驯服铷钟应用

1)   时频计量标准器具；

2)   航空航天、飞行器跟踪与测控、通信、天文、气象；

3)   同步广播、数字电视、单频网系统、同步采集系统；

4)   无线基站，网络同步。

技术指标

GPS驯服铷钟接收GPS信号，使铷振荡器输出频率同步于GPS卫星铯原子钟信号上，提高了频率信号的长期稳定性和准确度，能够提供铯钟量级的高精度时间频率标准，是通信广电等部门替代铯钟的高性价比时频产品。