一種智能時間頻率信號切換器的製作方法

2023-04-28 05:35:31 4

專利名稱：一種智能時間頻率信號切換器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及時間頻率測試，特別是涉及一種智能時間頻率信號切換器。
背景技術：
現有時間頻率測試步驟繁多，測試數據不易管理和維護，總體測試效果較差。在現代綜合性智能化測試時間頻率時，需要根據測試的業務性能和功能要求，頻繁地進行時間頻率信號切換、信號擴展，實現接口兼容，即有效地解決時間頻率測試、技術應用與研究中的時間頻率信號智能化程序控制管理問題，有必要對現有智能時間頻率信號切換器進行進一步的改進與完善，以滿足對各種不同的時間頻率設備信號進行測試的要求。 發明內容本實用新型所要解決的技術問題是彌補上述現有技術的缺陷，提供一種智能時間頻率信號切換器。本實用新型的技術問題通過以下技術方案予以解決。這種智能時間頻率信號切換器，包括微處理器模塊、程序控制端分別與微處理器模塊的輸出端通過程序控制總線連接的全球定位系統(Global Positioning System,縮略詞為GPS)/北鬥天線信號模塊、國際祀場儀器組(Inter Range Instrumentation Group,縮略詞為IRIG)-B時間碼(以下簡稱IRIG-B碼)模塊、通過網絡通訊鏈路與遠程管理機實現通訊連接的通訊控制模塊、IPPS時標脈衝模塊、IOMHz頻率信號模塊，以及與上述模塊分別連接提供工作電源的電源模塊。這種智能時間頻率信號切換器的特點是所述GPS/北鬥天線信號模塊包括依次連接的射頻放大模塊、六路功率分配器、六路射頻放大器，以及交流耦合器，所述射頻放大模塊的輸入端與GPS/北鬥天線連接，用於接入外部GPS/北鬥雙頻天線信號，且放大後經六路功率分配器分成六路；所述六路射頻放大器的四路輸出端與所述交流耦合器的四路輸入端之間分別設有程序控制射頻開關，相應的交流耦合器的四路輸出端分別為兩路受程序控制的兩路北鬥衛星信號的輸出端和兩路由所述微處理器模塊程序控制的兩路GPS衛星信號的輸出端；所述六路射頻放大器的其它兩路輸出端分別與所述交流耦合器的其它兩路輸入端直接連接，相應的交流耦合器的兩路輸出端分別為不由所述微處理器模塊程序控制的兩路GPS衛星信號的輸出端。所述IRIG-B碼模塊用於IRIG-B碼信號擴展、接口兼容和程序控制切換，其包括有四路輸出的第一擴展模塊，所述第一擴展模塊的輸入端與標準IRIG-B碼輸出電路連接；依次連接的第一兩路程序控制繼電器、TTL/485信號轉化模塊，所述第一兩路程序控制繼電器的兩路輸入端分別與所述第一擴展模塊的兩路輸出端連接，所述TTL/485信號轉化模塊的兩路輸出端分別為由所述微處理器模塊程序控制的兩路電信號接口 TTL/485可配IRIG-B碼標準源的輸出端，IRIG-B碼可設置為TTL或RS-485電氣類型；依次連接的第二兩路程序控制繼電器、電光轉換模塊，所述第二兩路程序控制繼電器的兩路輸入端分別與所述第一擴展模塊的兩路輸出端連接，所述電光轉換模塊的兩路輸出端分別為由所述微處理器模塊程序控制的兩路光信號接口 IRIG-B碼標準源的輸出端;依次連接的第一光電轉換模塊、第三兩路程序控制繼電器，所述第一光電轉換模塊的輸入端與被測試IRIG-B碼的光信號接口輸出電路連接，所述第一光電轉換模塊的輸出端與所述第三兩路程序控制繼電器的一路輸入端連接，所述第三兩路程序控制繼電器的另一路輸入端直接與被測試IRIG-B碼的電信號接口輸出電路連接，所述第三兩路程序控制繼電器的輸出端為由所述微處理器模塊程序控制的一路被測試信號輸出端即IRIG-B碼電信號接口的輸出端。所述IPPS時標脈衝模塊用於實現IPPS時標脈衝信號的擴展、接口兼容和程序控制切換，其包括有四路輸出的第二擴展模塊，所述第二擴展模塊的輸入端與標準IPPS時標脈衝輸出電路連接，所述第二擴展模塊的四路輸出端分別為不由所述微處理器模塊程序控制的四路電信號接口 IPPS時標脈衝擴展標準源的輸出端；依次連接的第二光電轉換模塊、第四兩路程序控制繼電器，所述第二光電轉換模塊的輸入端與被測試IPPS時標脈衝光信號接口輸出電路連接，所述第二光電轉換模塊的輸出端與所述第四兩路程序控制繼電器的一路輸入端連接，所述第四兩路程序控制繼電器的另一路輸入端直接與被測試IPPS時標脈衝電信號接口輸出電路連接，所述第四兩路程序控制繼電器的輸出端為由所述微處理器模塊程序控制的一路電信號接口被測試IPPS時標脈衝信號的輸出端。所述IOMHz頻率信號模塊用於實現IOMHz頻率信號的擴展、轉接和程序控制，其包括有四路輸出的高速運算放大器，所述高速運算放大器的輸入端與標準IOMHz正弦波輸出電路連接，所述高速運算放大器的四路輸出端分別為不由所述微處理器模塊程序控制的四路電信號接口 IOMHz正弦波擴展標準源的輸出端；依次連接的濾波模塊、第五兩路程序控制繼電器，所述濾波模塊的輸入端與被測試IOMHz方波信號接口輸出電路連接，所述濾波模塊的輸出端與所述第五兩路程序控制繼電器的一路輸入端連接，所述第五兩路程序控制繼電器的另一路輸入端直接與被測試IOMHz正弦波電信號接口輸出電路連接，所述第五兩路程序控制繼電器的輸出端為由所述微處理器模塊程序控制的一路電信號接口被測試IOMHz正弦波的輸出端。本實用新型的技術問題通過以下進一步的技術方案予以解決。所述通訊控制模塊為TCP/IP伺服器端，包括集成物理層PHY晶片，且具有I路RJ45網絡接口，與TCP/IP客戶端的遠程管理機建立通訊連結，通過特定的內部協議接收遠程管理機測試分析管理軟體下達的程序控制指令，並進行解析。所述微處理器模塊通過通訊控制模塊接受來自外部的網絡命令，通過置位MCU的GPIO 口電平，控制相關的程序控制繼電器切換以及程序控制射頻開關通斷，實現相應的時間頻率信號的遠程控制管理功能，所述時間頻率信號包括1PPS/1PPM脈衝、IRIG-B碼、IOMHz頻率，以及GPS/北鬥天線信號，所述遠程控制管理功能包括時間頻率信號的切換、配置網絡通訊參數，以及獲取切換信號當前狀態。所述遠程管理機是PC機。本實用新型與現有技術相比的有益效果是本實用新型可以有效實現GPS/北鬥天線信號的放大、擴展和程序控制切換，以及IRIG-B碼、IPPS時標脈衝信號、IOMHz頻率信號的擴展、接口兼容和程序控制切換。所述通訊控制模塊與遠程管理機實現通訊連接，可接收遠程管理機的網絡指令，實現時間頻率信號的遠程控制管理，大大簡化綜合性時間頻率測試、技術應用與研究的複雜程度，實現複雜應用中時間頻率信號的集中管理和控制，減小由於人為操作帶來時間頻率測試誤差，顯著提高時間頻率綜合測試、技術應用與研究的效率和智能化水平。本實用新型可以廣泛地應用於電力、電信等領域的時間頻率綜合測試、 技術應用與研究，可以靈活地實現時間頻率信號的擴展、接口兼容以及信號切換和管理。

圖I是本實用新型具體實施方式
的組成方框圖；圖2是圖I的GPS/北鬥天線信號模塊的組成方框圖；圖3是圖I的IRIG-B碼模塊的組成方框圖；圖4是圖I的IPPS時標脈衝模塊的組成方框圖；圖5是圖I的IOMHz頻率模塊的組成方框圖。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
並對照附圖對本實用新型進行說明。—種如圖I 5所不的智能時間頻率信號切換器I，包括型號為LM3S6911的微處理器模塊2、程序控制端分別與微處理器模塊2的輸出端通過程序控制總線15連接的GPS/北鬥天線信號模塊4、IRIG-B碼模塊5、通過網絡通訊鏈路10與遠程管理機9實現通訊連接的採用型號為LM3S6911的微控制器晶片和型號為HR911105A的RJ45的通訊控制模塊6、IPPS時標脈衝模塊7、IOMHz頻率信號模塊8，以及與上述模塊分別連接提供工作電源的採用型號為LM1117MPX-2. 5和LT1085CM3. 3的電源晶片的電源模塊3。所有的電源由+5V轉化，其輸入端都設有片式磁珠和去耦電容，片式磁珠用於濾除電源輸入端的高頻幹擾，吸收尖峰幹擾和靜電放電脈衝；去耦電容用於抑制因負載變化而產生的噪聲。GPS/北鬥天線信號模塊4包括依次連接的型號為ADL5602的射頻放大模塊12、型號為RS4W0825的六路功率分配器13、型號為ADL5602的六路射頻放大器14，以及交流耦合器17，射頻放大模塊12的輸入端與GPS/北鬥天線連接，用於接入外部GPS/北鬥雙頻天線信號，且放大20db後經3db六路功率分配器13分成六路；六路射頻放大器14的四路輸出端與交流耦合器17的四路輸入端之間分別設有型號為ADG901的程序控制射頻開關16，相應的交流耦合器17的四路輸出端分別為兩路由微處理器模塊2程序控制的兩路北鬥衛星信號的輸出端和兩路由微處理器模塊2程序控制的兩路GPS衛星信號的輸出端；六路射頻放大器14的其它兩路輸出端分別與交流耦合器17的其它兩路輸入端直接連接，相應的交流耦合器17的兩路輸出端分別為不由微處理器模塊2程序控制的兩路GPS衛星信號的輸出端。IRIG-B碼模塊5用於IRIG-B碼信號擴展、接口兼容和程序控制切換，其包括有四路輸出的型號為74ACT04的第一擴展模塊18,第一擴展模塊18的輸入端與標準IRIG-B碼輸出電路連接；依次連接的型號為TQ2SA-5V的第一兩路程序控制繼電器22、採用型號為75LBC176的TTL/485信號轉化模塊19，第一兩路程序控制繼電器22的兩路輸入端分別與第一擴展模塊18的兩路輸出端連接，TTL/485信號轉化模塊19的兩路輸出端分別為由微處理器模塊2程序控制的兩路電信號接口 TTL/485可配IRIG-B碼標準源的輸出端，IRIG-B碼可設置為TTL或RS-485電氣類型；依次連接的型號為TQ2SA-5V的第二兩路程序控制繼電器23、採用型號為HFBR-1414TZ的光纖收發器和型號為74ACTQ00的邏輯門晶片的電光轉換模塊20，第二兩路 程序控制繼電器23的兩路輸入端分別與第一擴展模塊18的兩路輸出端連接，電光轉換模塊20的兩路輸出端分別為由微處理器模塊2程序控制的兩路光信號接口 IRIG-B碼標準源的輸出端；依次連接的採用型號為HFBR2416TZ的光纖收發器和型號為LT1016CSB的邏輯門晶片的第一光電轉換模塊21、型號為TQ2SA-5V的第三兩路程序控制繼電器24，第一光電轉換模塊21的輸入端與被測試IRIG-B碼光信號接口輸出電路連接，第一光電轉換模塊21的輸出端與第三兩路程序控制繼電器24的一路輸入端連接，第三兩路程序控制繼電器24的另一路輸入端直接與被測試IRIG-B碼電信號接口輸出電路連接，第三兩路程序控制繼電器24的輸出端為由微處理器模塊2程序控制的一路被測試信號輸出端即IRIG-B碼電信號接口的輸出端。IPPS時標脈衝模塊7用於實現IPPS時標脈衝信號的擴展、接口兼容和程序控制切換，其包括有四路輸出的型號為74ACT04的第二擴展模塊26，第二擴展模塊26的輸入端與標準IPPS時標脈衝輸出電路連接，第二擴展模塊26的四路輸出端分別為不由微處理器模塊2程序控制的四路電信號接口 IPPS時標脈衝擴展標準源的輸出端；依次連接的採用型號為HFBR2416TZ的光纖收發器和型號為LT1016CSB的邏輯門晶片的第二光電轉換模塊25、型號為TQ2SA-5V的第四兩路程序控制繼電器27，第二光電轉換模塊25的輸入端與被測試IPPS時標脈衝光信號接口輸出電路連接，第二光電轉換模塊25的輸出端與第四兩路程序控制繼電器27的一路輸入端連接，第四兩路程序控制繼電器27的另一路輸入端直接與被測試IPPS時標脈衝電信號接口輸出電路連接，第四兩路程序控制繼電器27的輸出端為由微處理器模塊2程序控制的一路電信號接口被測試IPPS時標脈衝信號的輸出端。IOMHz頻率信號模塊8用於實現IOMHz頻率信號的擴展、轉接和程序控制，其包括有四路輸出的型號為ADA4891-4的高速運算放大器29，高速運算放大器29的輸入端與標準IOMHz正弦波輸出電路連接，高速運算放大器29的四路輸出端分別為不由微處理器模塊2程序控制的四路電信號接口 IOMHz正弦波擴展標準源的輸出端；[0048]依次連接的型號為74LVC1G08DBV的濾波模塊28、型號為TQ2SA-5V的第五兩路程序控制繼電器30，濾波模塊28的輸入端與被測試IOMHz方波輸出電路連接，濾波模塊28的輸出端與第五兩路程序控制繼電器30的一路輸入端連接，第五兩路程序控制繼電器30的另一路輸入端直接與被測試IOMHz正弦波電信號接口輸出電路連接，第五兩路程序控制繼電器30的輸出端為由微處理器模塊2程序控制的一路電信號接口被測試IOMHz正弦波的輸出端。通訊控制模塊6為TCP/IP伺服器端，包括集成物理層PHY晶片，且具有I路RJ45網絡接口，與TCP/IP客戶端的遠程管理機9建立通訊連結，通過特定的內部協議接收遠程管理機9測試分析管理軟體下達的程序控制指令，並進行解析。微處理器模塊2通過通訊控制模塊6接受來自外部的網絡命令，通過置位MCU的GPIO 口電平，控制相關的程序控制繼電器切換以及程序控制射頻開關通斷，實現相應的時 間頻率信號的遠程控制管理功能，時間頻率信號包括1PPS/1PPM脈衝、IRIG-B碼、IOMHz頻率，以及GPS/北鬥天線信號，遠程控制管理功能包括時間頻率信號的切換、配置網絡通訊參數，以及獲取切換信號當前狀態。遠程管理機9是PC機。本具體實施方式
用於完成電力系統測試信號包括1PPS/1PPM脈衝、IRIG-B碼、IOMHz頻率，以及GPS/北鬥天線信號的接入及其在測試設備之間的切換，且為每個測試設備提供標準信號接口，簡化人員操作的複雜程度，提高測試效率。本具體實施方式
的性能指標如下I)天線信號放大、切換信號頻率1575·42MHz±5MHz (GPS)、^5OMHzi5OMHz (北鬥);輸出增益> 5dB (功率)；輸出路數四路GPS (其中兩路可程序控制)、兩路北鬥(可程序控制);天線輸入I路(GPS/北鬥雙頻天線)；輸入信號接口類型BNC (基本網絡卡)接口 ；輸出信號接口類型BNC(基本網絡卡)接口；天線饋電5VDC±5%;2) IOMHz 頻率信號(I)擴展頻率信號輸入路數一路；輸入信號類型正弦波；輸入接口類型BNC(基本網絡卡)接口；輸入信號頻率10MHz ；輸出電壓> 600mV COMS (峰峰值);輸出路數一路；輸出信號類型正弦波；輸出接口類型BNC(基本網絡卡)接口；輸出信號頻率10MHz ；(2)可程序控制頻率信號[0074]輸入路數兩路；輸入信號類型一路TTL、一路正弦波；輸入接口類型BNC(基本網絡卡)接口；輸入信號頻率10MHz ；輸出路數一路輸出信號類型正弦波；輸出接口類型BNC(基本網絡卡)接口；輸出信號頻率10MHz ； 3)秒脈衝信號(I)擴展時標脈衝信號輸入路數一路；輸入信號類型TTL ；輸入接口類型BNC(基本網絡卡)接口；輸入信號頻率1Hz;輸出路數四路；輸出信號類型TTL ；輸出接口類型BNC(基本網絡卡)接口；輸出信號頻率1Hz;輸出電壓5V COMS (峰峰值);負載能力>80mA ；(2)可程序控制頻率信號輸入路數四路；輸入信號類型兩路電信號接口(TTL、RS485、空接點信號)、兩路光信號接口 ；輸入接口類型兩路BNC(電信號接口)、兩路ST (光信號接口)；輸入信號頻率1Hz;輸出路數一路；輸出信號類型TTL ；輸出接口類型BNC(基本網絡卡)接口；輸出信號頻率1Hz;4) IRIG-B 碼信號(I)第一組程序控制信號輸入路數一路；輸入信號類型TTL ；輸入接口類型BNC(基本網絡卡)接口；輸入信號頻率100Hz ;輸出路數四路；輸出信號類型兩路電信號接口(TTL、485)、兩路光信號接口；輸出接口類型BNC(基本網絡卡)接口；輸出信號頻率100Hz ;[0113](2)第二組程序控制信號輸入路數兩路；輸入信號類型一路電信號接口、一路光信號接口 ；輸入接口類型一路BNC(電信號接口)、一路ST(光信號接口 ；)輸入信號頻率100Hz ;輸出路數1路；輸出信號類型TTL;輸出接口類型BNC(基本網絡卡)接口；輸出信號頻率100Hz ;5)通訊接口接口類型RJ 45;通訊協議TCP/IP;通訊模式TCP服務端。以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限於這些說明。對於本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬於本實用新型由所提交的權利要求書確定的專利保護範圍。
權利要求1. 一種智能時間頻率信號切換器，包括微處理器模塊、程序控制端分別與微處理器模塊的輸出端通過程序控制總線連接的全球定位系統GPS/北鬥天線信號模塊、IRIG-B碼模塊、通過網絡通訊鏈路與遠程管理機實現通訊連接的通訊控制模塊、IPPS時標脈衝模塊、IOMHz頻率信號模塊，以及與上述模塊分別連接提供工作電源的電源模塊，其特徵在於所述GPS/北鬥天線信號模塊包括依次連接的射頻放大模塊、六路功率分配器、六路射頻放大器，以及交流耦合器，所述射頻放大模塊的輸入端與GPS/北鬥天線連接； 所述六路射頻放大器的四路輸出端與所述交流耦合器的四路輸入端之間分別設有程序控制射頻開關，相應的交流耦合器的四路輸出端分別為兩路受程序控制的兩路北鬥衛星信號的輸出端和兩路由所述微處理器模塊程序控制的兩路GPS衛星信號的輸出端； 所述六路射頻放大器的其它兩路輸出端分別與所述交流耦合器的其它兩路輸入端直接連接，相應的交流耦合器的兩路輸出端分別為不由所述微處理器模塊程序控制的兩路GPS衛星信號的輸出端； 所述IRIG-B碼模塊包括 有四路輸出的第一擴展模塊，所述第一擴展模塊的輸入端與標準IRIG-B碼輸出電路連接； 依次連接的第一兩路程序控制繼電器、TTL/485信號轉化模塊，所述第一兩路程序控制繼電器的兩路輸入端分別與所述第一擴展模塊的兩路輸出端連接，所述TTL/485信號轉化模塊的兩路輸出端分別為由所述微處理器模塊程序控制的兩路電信號接口 TTL/485可配IRIG-B碼標準源的輸出端； 依次連接的第二兩路程序控制繼電器、電光轉換模塊，所述第二兩路程序控制繼電器的兩路輸入端分別與所述第一擴展模塊的兩路輸出端連接，所述電光轉換模塊的兩路輸出端分別為由所述微處理器模塊程序控制的兩路光信號接口 IRIG-B碼標準源的輸出端； 依次連接的第一光電轉換模塊、第三兩路程序控制繼電器，所述第一光電轉換模塊的輸入端與被測試IRIG-B碼的光信號接口輸出電路連接，所述第一光電轉換模塊的輸出端與所述第三兩路程序控制繼電器的一路輸入端連接，所述第三兩路程序控制繼電器的另一路輸入端直接與被測試IRIG-B碼的電信號接口輸出電路連接，所述第三兩路程序控制繼電器的輸出端為由所述微處理器模塊程序控制的一路被測試信號輸出端即IRIG-B碼電信號接口的輸出端； 所述IPPS時標脈衝模塊包括 有四路輸出的第二擴展模塊，所述第二擴展模塊的輸入端與標準IPPS時標脈衝輸出電路連接，所述第二擴展模塊的四路輸出端分別為不由所述微處理器模塊程序控制的四路電信號接口 IPPS時標脈衝擴展標準源的輸出端； 依次連接的第二光電轉換模塊、第四兩路程序控制繼電器，所述第二光電轉換模塊的輸入端與被測試IPPS時標脈衝光信號接口輸出電路連接，所述第二光電轉換模塊的輸出端與所述第四兩路程序控制繼電器的一路輸入端連接，所述第四兩路程序控制繼電器的另一路輸入端直接與被測試IPPS時標脈衝電信號接口輸出電路連接，所述第四兩路程序控制繼電器的輸出端為由所述微處理器模塊程序控制的一路電信號接口被測試IPPS時標脈衝信號的輸出端； 所述IOMHz頻率信號模塊包括有四路輸出的高速運算放大器，所述高速運算放大器的輸入端與標準IOMHz正弦波輸出電路連接，所述高速運算放大器的四路輸出端分別為不由所述微處理器模塊程序控制的四路電信號接口 IOMHz正弦波擴展標準源的輸出端； 依次連接的濾波模塊、第五兩路程序控制繼電器，所述濾波模塊的輸入端與被測試IOMHz方波信號接口輸出電路連接，所述濾波模塊的輸出端與所述第五兩路程序控制繼電器的一路輸入端連接，所述第五兩路程序控制繼電器的另一路輸入端直接與被測試IOMHz正弦波電信號接口輸出電路連接，所述第五兩路程序控制繼電器的輸出端為由所述微處理器模塊程序控制的一路電信號接口被測試IOMHz正弦波的輸出端。
2.如權利要求I所述的智能時間頻率信號切換器，其特徵在於 所述通訊控制模塊為TCP/IP伺服器端，包括集成物理層PHY晶片，且具有I路RJ45網絡接口。
3.如權利要求I或2所述的智能時間頻率信號切換器，其特徵在於 所述遠程管理機是PC機。
專利摘要一種智能時間頻率信號切換器，設有微處理器模塊；包括射頻放大模塊、六路功率分配器、六路射頻放大器、交流耦合器的GPS/北鬥天線信號模塊；包括第一擴展模塊、第一兩路程序控制繼電器、TTL/485信號轉化模塊、第二兩路程序控制繼電器、電光轉換模塊、第一光電轉換模塊、第三兩路程序控制繼電器的IRIG-B碼模塊；包括第二擴展模塊、第二光電轉換模塊、第四兩路程序控制繼電器的1PPS時標脈衝模塊；包括高速運算放大器、濾波模塊、第五兩路程序控制繼電器的10MHz頻率信號模塊；通訊控制模塊。可實現遠程控制管理，大大簡化綜合性時間頻率測試，減小測試誤差，顯著提高綜合測試、技術應用與研究效率和智能化水平。
文檔編號G01R23/02GK202533508SQ20122007865
公開日2012年11月14日 申請日期2012年3月5日 優先權日2012年3月5日
發明者劉路, 劉鵬, 周衛, 周柯, 孔祥兵, 寧文輝, 張金瑜, 白江濤, 韋恆, 韓冰 申請人:廣西電網公司電力科學研究院, 深圳市雙合電氣股份有限公司