采用GPS对铷原子频标进行校频

　　0引言

　　精密的定时和时间同步，在国际时间协调、时频计量传递、数字通信、网络技术等领域十分有用。在导航和航天、导弹测控领域，精密的定时和时间同步尤其重要。而要实现精密的定时，必须要有高精度的频率标准。常用的频率标准有石英晶体和原子频标。

　　众所周知，石英晶体频率标准由于受晶体老化等因素的影响，其输出频率有较大的老化率，并且其重现性也较差。原子频标主要有铆原子频标、艳原子频标和氢原子频标。氢原子钟的长短期稳定性都特别好，使用寿命长，但频率准确度不如艳原子钟，且体积大、成本高;艳原子钟是国际定义频率准确度的一级时频标准，但其短期稳定性一般来说不如高稳晶振，且成本高、寿命有限。铆原子频率标准的重现性是原子频率标准中最差的，而且其漂移率也是最大的。伽原子频标与晶体钟同属于二级时频标准，要用一级时频标准校准，但其性能比晶体钟好得多，且体积小、价格相对低廉，因此广泛应用于高精度定时。过去对恒温晶体振荡器和伽原子频标的校准是从设备上取出送计量中心用一级频标对其进行校准，费时费力。随着技术的发展，特别是GPS的普及应用，使得实现在线自动校准成为可能，其基本思想是:将频率标准与高精度校频接收机相结合，利用接收到的标准时间频率信号校准本地频率标准的频率，使本地频率标准的频率跟踪这些信号，从而减小重现性、老化或漂移对频率准确度的影响，使其保持较高的准确度。

　　1系统设计

　　1.1系统组成

　　系统由GPS接收机、微处理器、频标输人与电平转换、频标自动切换电路、CPLD电路、液晶显示器、数据存储电路等构成。

　　频标输入与电平转换铆原子频标输出的是10MH:正弦信号，需要通过75140等电路将其整形得到roMHz的TTL信号供分频定时使用。铆原子钟的数据接口为RSZ犯接口，进人单片机和CPLD系统需要转换，这里采用一片MAx202E芯片来实现接口转换。MAX202E是MAXIAM公司生产的RS232收发器，具有单一SV供电、外接器件少、使用方便等特点。

　　微处理器采用Philips公司的P89C669FA单片机，该微处理器是基于PhiliPs半导体新51MX内核的首类Rash微控制器代表。它包含96kbyte的Flash程序存储器、Zkbyte的数据SRAM、1个可编程计数器阵列(PCA)、可配置成不同时间范围的看门狗定时器(通过SFR的位设置)、2个增强型UART以及字节型uc总线串行接口。同时，该微处理器还具有通过串行口在线编程功能，为软件的调试和升级提供了很大方便。微处理器在该系统中的功能包括GPS接收、校频过程调度与控制、显示器控制和数据处理与存储等。