基于GPS的恒温晶振频率校准系统的设计与实现
3 实验结果
在卫星信号正确接收的情况下，系统可以在短时间内把恒温晶振的频率校准到较高的准确度与稳定度上。实验结果表明，恒温晶振被调节后可以输出更准确的10MHz信号，误差小于0．01 Hz，频率的精度与长期稳定性都得到明显改善。1PPS信号没有累计误差，在连续不重复的201个1PPS上升沿之间，即以200 s作为闸门时间，测出恒温晶振MV180在调控与未调控状态时，每200 s的平均频率偏差，图6为部分实际测试图，实线和虚线分别代表恒温晶振在调控与未经调控状态的测试结果，其中实线部分的平均频率偏差是-7．41x10-5Hz，均方差为3．10x10-3Hz。
依照文中方案设计两套完全独立的系统，以其中一套系统的恒温晶振的时钟信号为基准，每秒与另一套系统的恒温晶振的时钟信号对比一次，相位差用300 MHz的时钟进行量化，测量分辨力为3．3 ns，部分测试结果如图7所示。图7(a)显示每秒测得的相位差；由于存在测量误差，因此采用滑动平均滤波的方法，在每秒测量两套系统相位差的同时，计算出最近200次的平均相位差，如图7(b)所示。表2对图7的实际测量数据进行统计，7(b)中的均方差是0．68度，四分位差为O．60度，说明两套独立系统的频率一致性很高，具有良好的稳定度。
恒温晶振经过校准后的频率偏差小于0．01 Hz，在1PPS准确输出时，累加1PPS具有的100 ns误差，授时模块输出的时间信息误差小于105 ns。当GPS接收机未正常工作时，由于恒温晶振前期经过频率校准和自身较高的稳定度，在一定时间内依然可以保证高精度的授时功能。
4 结束语
由文中的分析和详细的实验结果可知，基于GPS的秒信号对恒温晶振频率偏移的自动测量以及对晶振压控端电压的自动控制，使晶振受老化和外界干扰的影响得到了明显的抑制，能够在较短时间内将晶振校准到较高的频率准确度上，并提高长时间的稳定性。晶振频率准确度的显著提高，也有利于对授时功能的设计。总之，该系统采用实用简便的方法达到了将恒温晶振调整到较高指标的目的，具有广泛的应用价值。
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