Symmetricom公司推出的微型GPS用振蕩器能方便地替換系統(tǒng)設計中的原子鐘,。該振蕩器搭配賽靈思Zynq SoC,,就能構建NTP服務器,。
這款評估板的主板上采用RS232轉USB芯片,,能轉換TCXO進/出接口和GPS接收器裝置,。唯一需要做的或許就是安裝支持USB的軟件,當然也要找一個安放磁鐵座的地方,,讓GPS天線能接收空中衛(wèi)星信號,。
蜂窩基站、無線電系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)工作均需要精確計時或精確頻率,。采用固定GPS系統(tǒng)的一大優(yōu)勢在于,,因為它不移動,因此相對非固定系統(tǒng)而言,,能提供更好的頻率參考,,更精確的定位和時間信息。如果是移動應用,,可能會在一定程度上影響精確度,,但采用TCXO,仍可確保設計出真的非常棒的系統(tǒng),。
什么才叫精確,?
原子鐘其實不是真正的時鐘,而是帶有源或無源微波激射器的原子振蕩器,。銫原子鐘是作為“主參考”典型頻率源,,能提供精確的頻率,誤差不超過1E-11,。典型的銫原子鐘參考精確度甚至可能達到1E-12,,不過自身也有大約+/-100納秒的延遲(wander)(但沒有漂移(drift))。這樣的參考有時被稱作Stratum 1時鐘,。
GPS衛(wèi)星網絡包括空間軌道中的許多類似高精度時鐘(主要是銣時鐘源,,有些漂移(drift),但沒有延遲(wander)),,全球最穩(wěn)定的時鐘源可定期對時糾偏,。通過復雜的數學程序,全球“投票選出”約200個最精確的時鐘,,據此確定30天前的時間,,并在此基礎上校準。
這樣,GPS用系列10MHz溫度補償型晶體振蕩器就能作為高精度Stratum 1時間/頻率/位置參考,,它鎖定于衛(wèi)星,,如果丟失衛(wèi)星信號就會發(fā)生漂移(drift)。不過,,在了解漂移記錄并掌握溫度的情況下,,這種漂移可以預見也可以消除(溫度補償不是完美無缺的,在操作中可以很容易觀察到),。
下面談談極小的數字問題
我的這塊小板工作了一個月,,大多數時間插在辦公室的臺式機中,有時候在家里插進我的筆記本電腦,,現在它已經進入常規(guī)工作狀態(tài),。首次啟動時,誤差在+/-1E-10之內,,幾周后,,它會表現出內在明顯的漂移,誤差約為3.031E-12,,通過補償,,實際誤差小于3E-12(阿倫方差[v]約6小時,這個方差用于測量時鐘,、振蕩器和放大器的頻率穩(wěn)定性),,參見圖1。它的表現比銫原子鐘強3倍,,銫原子鐘的延遲(wander)較高,,不過不出故障的情況下漂移為零。由于晶體會老化,,所以TCXO的漂移不是恒定的,。6個月后,漂移現在為3.029E-12,。
如果不能接收衛(wèi)星信號,,那么還有一個辦法,那就是采用網絡時間協(xié)議(NTP),。NTP提供了因特網時間戳功能,。
圖1 - 另一設備測試運行時的阿倫方差