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一种移动目标高精度时间同步系统的制作方法

专利查询2022-5-24  77

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1.本实用新型属于无线通信的技术领域,具体涉及一种移动目标高精度时间同步系统。


背景技术:

2.双向对比时间同步技术是当今时间统一技术领域研究的热点。卫星双向时间对比已经有较多的应用。卫星共视时间传递就是定位于不同地点的两个(或多个)观测点,用卫星共视设备异地同时观测同一颗卫星的同一时标信号,测量本地时钟信号与该时标信号的伪距或时间差,经过数据处理、各项修正和观测结果传递交换、再处理,实现异地两两之间的高精度时间传递。
3.目前市场上还没有基于微波技术的双向时间对比设备应用产品。为了填补基于微波技术的无线授时的这一市场,提出了一种应用于移动目标的高精度时间同步系统,实现了远距离授时。


技术实现要素:

4.本实用新型的目的在于提供一种移动目标高精度时间同步系统,本实用新型通过中频调制单元、上变频单元将发送信号依次经过中频调制、上变频至微波频率范围,然后经过双工器上行、天线向外辐射出信号;通过天线接收外部信号,然后依次经过双工器下行、下变频至中频、中频解调出接收信号。
5.本实用新型主要通过以下技术方案实现:
6.一种移动目标高精度时间同步系统,包括a站和b站,所述a站和b站分别设置有收发系统,所述收发系统包括从左至右依次连接的时钟源、时间编码器、中频与射频机构、时间解码器、时间间隔计数器,所述中频与射频机构包括从左至右依次连接的中频调制单元、上变频单元、双工器、下变频单元、中频解调器;所述a站和b站的收发系统还分别包括与双工器连接的定向天线、全向天线。
7.本实用新型在使用过程中,两个移动目标本地的时钟源编码产生时码,然后通过调制发射出微波信号,给另一个目标接收微波信号,解调后输出时间信息与另一个目标本地时间做对比,双方同时收发就实现了时间双向对比。收发组件负责发送信号中频调制、上变频至微波频率范围、经过双工器上行、天线向外辐射出信号。另一方面,天线接收外部信号、经过双工器下行、下变频至中频、中频解调出接收信号。本实用新型中的时钟源、时间编码器、中频调制单元、上变频单元、双工器、下变频单元、中频解调器、时间解码器、时间间隔计数器均为现有市售产品,为现有技术,故不再赘述。
8.为了更好地实现本实用新型,进一步地,所述a站的收发系统的时间编码器与时间间隔计数器连接,所述时钟源的输出端还与时间间隔计数器连接;所述b站的收发系统还包括时延器以及与时延器连接的信号处理器,且时钟源的输出端分别与时延器、时间间隔计数器连接,且时间解码器通过信号处理器与时延器连接,且时间间隔计数器的输出端分别
与信号处理器、时间编码器连接。
9.为了更好地实现本实用新型,进一步地,所述中频调制单元、上变频单元通过脉冲功率放大器完成中频调制和上变频,所述脉冲功率放大器用于接收ttl数字信号和载波并将射频信号依次放大、衰减、调制、放大后输出。所述脉冲功率放大器为现有技术且不是本实用新型的主要改进点,故不再赘述。
10.为了更好地实现本实用新型,进一步地,所述下变频单元包括带通滤波器、低噪声放大器;所述中频解调器包括波形检测模块,所述波形检测模块用于完成中频解调并输出接收ttl信号。
11.本实用新型在使用过程中,微波载波频率源的频率为5.8ghz,由系统10mhz时钟基频通过dro技术变频至5.8ghz。微波载波与中频信号混频产生上行射频信号。脉冲功率放大器是一个指令发射模块,输入为发送ttl数字信号和载波,将射频信号经过放大、衰减、调制、放大后输出,完成中频调制和上变频功能。双工器完成收发射频信号切换,保证收发能同时工作。天线负责接收和发送空气中的射频信号。带通滤波器让有用接收射频信号通过,阻挡通带之外的信号。波形检测模块完成中频解调,输出接收ttl信号。
12.为了更好地实现本实用新型,进一步地,所述a站和b站的距离小于等于10km。
13.为了更好地实现本实用新型,进一步地,所述同步系统的频率源的频率为5.8ghz。
14.本实用新型的有益效果:
15.本实用新型不需要卫星作为中介,两站之间直接无线通信实现双向时间对比,具有较好的灵活性和机动性,在发射端和接收端的距离较远时,也能很好的实现时间同步,具有较好的实用性;本实用新型对于移动场景有较好的应用,比如说,无人机、舰船、车载等,市场应用前景较好,具有较好的实用性。
附图说明
16.图1为中频与射频机构的原理框图;
17.图2为时间同步系统的原理框图;
18.图3为时间同步系统的单站收发链路结构示意图。
具体实施方式
19.实施例1:
20.一种移动目标高精度时间同步系统,如图1、图2所示,包括a站和b站,所述a站和b站分别设置有收发系统,所述收发系统包括从左至右依次连接的时钟源、时间编码器、中频与射频机构、时间解码器、时间间隔计数器,所述中频与射频机构包括从左至右依次连接的中频调制单元、上变频单元、双工器、下变频单元、中频解调器;所述a站和b站的收发系统还分别包括与双工器连接的定向天线、全向天线。
21.本实用新型在使用过程中,两个移动目标本地的时钟源编码产生时码,然后通过调制发射出微波信号,给另一个目标接收微波信号,解调后输出时间信息与另一个目标本地时间做对比,双方同时收发就实现了时间双向对比。收发组件负责发送信号中频调制、上变频至微波频率范围、经过双工器上行、天线向外辐射出信号。另一方面,天线接收外部信号、经过双工器下行、下变频至中频、中频解调出接收信号。
22.实施例2:
23.本实施例是在实施例1的基础上进行优化,如图2所示,所述a站的收发系统的时间编码器与时间间隔计数器连接,所述时钟源的输出端还与时间间隔计数器连接;所述b站的收发系统还包括时延器以及与时延器连接的信号处理器,且时钟源的输出端分别与时延器、时间间隔计数器连接,且时间解码器通过信号处理器与时延器连接,且时间间隔计数器的输出端分别与信号处理器、时间编码器连接。
24.本实用新型在使用过程中,两个移动目标本地的时钟源编码产生时码,然后通过调制发射出微波信号,给另一个目标接收微波信号,解调后输出时间信息与另一个目标本地时间做对比,双方同时收发就实现了时间双向对比。收发组件负责发送信号中频调制、上变频至微波频率范围、经过双工器上行、天线向外辐射出信号。另一方面,天线接收外部信号、经过双工器下行、下变频至中频、中频解调出接收信号。
25.本实用新型不需要卫星作为中介,两站之间直接无线通信实现双向时间对比,具有较好的灵活性和机动性,在发射端和接收端的距离较远时,也能很好的实现时间同步,具有较好的实用性。
26.本实施例的其他部分与实施例1相同,故不再赘述。
27.实施例3:
28.本实施例是在实施例1或2的基础上进行优化,如图3所示,所述中频调制单元、上变频单元通过脉冲功率放大器完成中频调制和上变频,所述脉冲功率放大器用于接收ttl数字信号和载波并将射频信号依次放大、衰减、调制、放大后输出。
29.进一步地,所述下变频单元包括带通滤波器、低噪声放大器;所述中频解调器包括波形检测模块,所述波形检测模块用于完成中频解调并输出接收ttl信号。
30.本实用新型不需要卫星作为中介,两站之间直接无线通信实现双向时间对比,具有较好的灵活性和机动性,在发射端和接收端的距离较远时,也能很好的实现时间同步,具有较好的实用性。
31.本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同,故不再赘述。
32.实施例4:
33.一种移动目标高精度时间同步系统,如图1、图2所示,包括a站和b站,所述a站和b站分别设置有收发系统,所述收发系统包括从左至右依次连接的时钟源、时间编码器、中频与射频机构、时间解码器、时间间隔计数器,所述中频与射频机构包括从左至右依次连接的中频调制单元、上变频单元、双工器、下变频单元、中频解调器;所述a站和b站的收发系统还分别包括与双工器连接的定向天线、全向天线。
34.如图2所示,所述a站的收发系统的时间编码器与时间间隔计数器连接,所述时钟源的输出端还与时间间隔计数器连接;所述b站的收发系统还包括时延器以及与时延器连接的信号处理器,且时钟源的输出端分别与时延器、时间间隔计数器连接,且时间解码器通过信号处理器与时延器连接,且时间间隔计数器的输出端分别与信号处理器、时间编码器连接。
35.如图3所示,微波载波频率源的频率为5.8ghz,由系统10mhz时钟基频通过dro技术变频至5.8ghz。微波载波与中频信号混频产生上行射频信号。脉冲功率放大器是一个指令发射模块,输入为发送ttl数字信号和载波,将射频信号经过放大、衰减、调制、放大后输出,
完成中频调制和上变频功能。双工器完成收发射频信号切换,保证收发能同时工作。天线负责接收和发送空气中的射频信号。带通滤波器让有用接收射频信号通过,阻挡通带之外的信号。波形检测模块完成中频解调,输出接收ttl信号。
36.本实用新型的主要性能指标如下:
37.a)中频:70mhz;
38.b)射频:5~8ghz之间硬件可调;
39.c)本振:10mhz,相噪等指标根据实测情况进行调整;
40.d)频率源:5.8ghz,功率为-18~-15dbm;
41.e)发送信号:输出方波,vpp为5v,偏置2.5v,频率为1mhz,占空比50%,ttl数字信号;
42.f)时延:中频调制前后引入的时间波动在1ns量级;
43.g)同步精度:《5ns;
44.h)场景1:地面固定a站+地面固定b站;
45.i)场景2:地面固定a站+机动无人机b站;
46.j)距离:a站与b站的距离不超过10km。
47.本实用新型在使用过程中,两个移动目标本地的时钟源编码产生时码,然后通过调制发射出微波信号,给另一个目标接收微波信号,解调后输出时间信息与另一个目标本地时间做对比,双方同时收发就实现了时间双向对比。收发组件负责发送信号中频调制、上变频至微波频率范围、经过双工器上行、天线向外辐射出信号。另一方面,天线接收外部信号、经过双工器下行、下变频至中频、中频解调出接收信号。
48.本实用新型不需要卫星作为中介,两站之间直接无线通信实现双向时间对比,具有较好的灵活性和机动性,在发射端和接收端的距离较远时,也能很好的实现时间同步,具有较好的实用性。
49.以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例,并非对本实用新型做任何形式上的限制,凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本实用新型的保护范围之内。

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