工程師都在找的WiMax定時(shí)同步與GPS晶體振蕩器解決方案
來源：http://www.mingdakt.cn 作者：康華爾電子 2020年01月11
工程師都在找的WiMax定時(shí)同步與GPS晶體振蕩器解決方案
市場上適合用于GPS系統(tǒng)和WiMax定時(shí)與同步模塊的石英晶體振蕩器,有非常多的選擇,同一類似的就有很多種規(guī)格和品牌,這讓設(shè)計(jì)產(chǎn)品的工程師非常頭疼,因?yàn)榧匆紤]成本也要找到自己產(chǎn)品應(yīng)用的晶體和振蕩器.GPS和WiMax網(wǎng)絡(luò)是組成現(xiàn)代化社會(huì)的重要部分,幸虧前人發(fā)明了它們,我們的生活和出行才會(huì)如此的便捷.因此為了解決大部分用戶的煩惱,ConnorWinfield晶振公司提供了相關(guān)的解決方案.
固定設(shè)備和移動(dòng)基站的復(fù)雜定時(shí)解決方案的時(shí)代已經(jīng)結(jié)束.各種易于獲得且具有成本效益的GPS定時(shí)和同步解決方案將設(shè)備定時(shí)和同步設(shè)計(jì)的復(fù)雜性封裝到越來越小的封裝中.雖然現(xiàn)在可以以極合理的價(jià)格在幾秒鐘內(nèi)獲得UTC計(jì)時(shí)精度,但必須特別注意整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)格.合適的計(jì)時(shí)解決方案可以滿足所有設(shè)備要求和價(jià)格預(yù)期.如果時(shí)序解決方案指定不當(dāng),結(jié)果將是最終產(chǎn)品運(yùn)行不正常或定價(jià)不正確.要了解可用的時(shí)序和同步選擇,必須首先了解系統(tǒng)規(guī)格.
信息傳輸需要對信息位進(jìn)行一致的排序,以實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的傳輸和接收.無錯(cuò)傳輸?shù)幕A(chǔ)是同步傳輸環(huán)境.同步參考架構(gòu)和規(guī)范中找到了實(shí)現(xiàn)良好同步傳輸?shù)年P(guān)鍵.同樣重要的是正確應(yīng)用和理解同步要求.時(shí)域(階段)參考提供了此基礎(chǔ).另外,要求無線信息傳輸網(wǎng)絡(luò)保持適當(dāng)?shù)男诺篱g隔和一致的工作頻率,以便不干擾相鄰信道的傳輸并被聽到.頻域參考提供了保持精確的信道分離和接收器選擇性的方法.
許多COTS GPS設(shè)備同時(shí)提供時(shí)間和晶振頻率參考輸出,非常適合WiMax應(yīng)用.使用此類設(shè)備可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立于任何回程傳輸方案或有線網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的適當(dāng)操作.從單個(gè)高質(zhì)量,低成本源同時(shí)生成相干的時(shí)間,時(shí)間和頻率參考,可簡化基站設(shè)計(jì)并降低成本.
精密導(dǎo)航:
相位-1PPS-和頻率-10MHz的同時(shí)生成,確保參考跟蹤到GPS時(shí)間刻度,并最終跟蹤UTC時(shí)間刻度,以達(dá)到通常小于15nsrms的時(shí)間精度和1e-12tau=24hrMVAR的頻率精度.了解基于GPS時(shí)間參考的時(shí)間和石英晶體振蕩器頻率參考的來源很有用.時(shí)間和位置密切相關(guān).
只有在提供精確時(shí)間的情況下,才可以進(jìn)行精確導(dǎo)航.要知道您在哪里-您必須知道現(xiàn)在幾點(diǎn).您越了解時(shí)間,就可以越精確地確定自己的位置.GPS接收器直接使用三角測量原理來確定其空間位置(X,Y和Z方向)和時(shí)間(tGPS時(shí)標(biāo)).要從至少3顆衛(wèi)星(求解X,Y和t)或4顆或更多衛(wèi)星(求解X,Y,Z和t)中獲取此信息.
時(shí)間和頻率恢復(fù)/生成:
GPS接收機(jī)的時(shí)間和頻率恢復(fù)/生成在某種程度上是非常規(guī)的時(shí)間和頻率參考實(shí)現(xiàn)中使用了傳統(tǒng)的時(shí)鐘恢復(fù)技術(shù).AGPS接收器從符合其資格的衛(wèi)星信號(hào)集合中提取或求解GPS時(shí)間.載波噪聲比,衛(wèi)星方位角,星座幾何形狀等.為了產(chǎn)生與GPS時(shí)間刻度一致的精確的每秒一脈沖,接收機(jī)可以根據(jù)最新的GPS解決方案在“正確”的時(shí)間直接產(chǎn)生脈沖.;或在與最新解決方案的時(shí)間相對應(yīng)的正確時(shí)間點(diǎn)選通來自本地系統(tǒng)時(shí)鐘的脈沖.無論哪種情況,脈沖和1PPS序列通常都是基于GPS時(shí)間解決方案的精度和穩(wěn)定性以及本地時(shí)鐘的精度和穩(wěn)定性.
精確的頻率生成要復(fù)雜一些.由于沒有從GPS解決方案中恢復(fù)的固有頻率,因此必須通過FLL或更通常的PLL來合成頻率.使用1PPS參考脈沖集合和*非常*低帶寬低通濾波器設(shè)計(jì)(通常為幾赫茲至毫赫茲)且具有最小的峰值,輸出參考頻率的速率可以從幾十赫茲變化到20MHz(用戶命令可選)產(chǎn)生為接收器輸出的方波.
在某些情況下,有紀(jì)律的NCO是參考頻率輸出的來源.由于固有的NCO頻率量化限制以及本地時(shí)鐘漂移和穩(wěn)定性限制,因此參考頻率可能包含重要的邊帶偽像和有源晶振相位噪聲元素,必須對其進(jìn)行濾波才能生成RF載波.GPS時(shí)間和頻率接收器的輸出是準(zhǔn)確的,并且相位與GPS時(shí)間刻度一致.GPS時(shí)標(biāo)與UTC時(shí)標(biāo)一致但與UTC時(shí)標(biāo)不同-GPS是連續(xù)的時(shí)標(biāo),沒有l(wèi)eap秒或時(shí)間間斷.UTC是天文系縛的時(shí)標(biāo),具有+/-1秒的周期性調(diào)整以保持與地球自轉(zhuǎn)的同步.
使用GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)中提供的信息,可以輕松,直接地生成用于1PPS信息的UTC時(shí)間戳.將頻率參考鎖相到1PPS可確保緊密跟蹤參考的周期性相位時(shí)間和連續(xù)頻率相位信息.
了解1PPS和頻率參考信號(hào):
理解1PPS和頻率參考的特性可能會(huì)有所幫助,以便更全面地了解每種參數(shù)在系統(tǒng)應(yīng)用程序中的適當(dāng)用法.對于1PPS信號(hào),很明顯不存在高于1Hz的速率的信號(hào)信息.因此,我們使用標(biāo)準(zhǔn)MVAR分析來查看時(shí)域中的信號(hào)特性.很明顯,方差圖顯示了輸出到絕對時(shí)間基準(zhǔn)的最終收斂,正如人們所期望的那樣,在各個(gè)觀測時(shí)間與直線幅度的中間偏差是由衛(wèi)星軌道的濾波器設(shè)計(jì)和固有噪聲過程引起的動(dòng)態(tài),傳播路徑,接收器下變頻器,卡爾曼濾波器和脈沖發(fā)生器誤差.
在頻率參考信號(hào)的情況下(在本例中為10MHz參考輸出),因?yàn)槲覀兏敢鈱㈩l率參考用作基站RF載波生成的導(dǎo)頻參考,因此我們發(fā)現(xiàn)從PSD檢查頻率參考更為有用觀點(diǎn)看法.顯然,可以通過低通濾波器轉(zhuǎn)折頻率來設(shè)置漂移帶的高端(1Hz至10Hz)和抖動(dòng)帶的低端特性.
使用亞赫茲范圍的濾波器可以實(shí)現(xiàn)極低的抖動(dòng)和低漂移性能.但是,這種性能要求非常高的穩(wěn)定性,嚴(yán)格的振蕩器.通常是OCXO或非常高質(zhì)量的TCXO晶振.打開低通濾波器的帶寬在某種程度上緩解了這一要求,但是以引入更多的合成GPS參考的固有噪聲為代價(jià).仔細(xì)的建模和對系統(tǒng)要求的充分理解將導(dǎo)致成功的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).通常,使用高質(zhì)量的內(nèi)置接收器和具有內(nèi)置保持功能的參考可以提供一種直接,全面的解決方案,以最經(jīng)濟(jì)高效的方式滿足所有系統(tǒng)要求.
工程師都在找的WiMax定時(shí)同步與GPS晶體振蕩器解決方案
市場上適合用于GPS系統(tǒng)和WiMax定時(shí)與同步模塊的石英晶體振蕩器,有非常多的選擇,同一類似的就有很多種規(guī)格和品牌,這讓設(shè)計(jì)產(chǎn)品的工程師非常頭疼,因?yàn)榧匆紤]成本也要找到自己產(chǎn)品應(yīng)用的晶體和振蕩器.GPS和WiMax網(wǎng)絡(luò)是組成現(xiàn)代化社會(huì)的重要部分,幸虧前人發(fā)明了它們,我們的生活和出行才會(huì)如此的便捷.因此為了解決大部分用戶的煩惱,ConnorWinfield晶振公司提供了相關(guān)的解決方案.
固定設(shè)備和移動(dòng)基站的復(fù)雜定時(shí)解決方案的時(shí)代已經(jīng)結(jié)束.各種易于獲得且具有成本效益的GPS定時(shí)和同步解決方案將設(shè)備定時(shí)和同步設(shè)計(jì)的復(fù)雜性封裝到越來越小的封裝中.雖然現(xiàn)在可以以極合理的價(jià)格在幾秒鐘內(nèi)獲得UTC計(jì)時(shí)精度,但必須特別注意整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)格.合適的計(jì)時(shí)解決方案可以滿足所有設(shè)備要求和價(jià)格預(yù)期.如果時(shí)序解決方案指定不當(dāng),結(jié)果將是最終產(chǎn)品運(yùn)行不正常或定價(jià)不正確.要了解可用的時(shí)序和同步選擇,必須首先了解系統(tǒng)規(guī)格.
信息傳輸需要對信息位進(jìn)行一致的排序,以實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的傳輸和接收.無錯(cuò)傳輸?shù)幕A(chǔ)是同步傳輸環(huán)境.同步參考架構(gòu)和規(guī)范中找到了實(shí)現(xiàn)良好同步傳輸?shù)年P(guān)鍵.同樣重要的是正確應(yīng)用和理解同步要求.時(shí)域(階段)參考提供了此基礎(chǔ).另外,要求無線信息傳輸網(wǎng)絡(luò)保持適當(dāng)?shù)男诺篱g隔和一致的工作頻率,以便不干擾相鄰信道的傳輸并被聽到.頻域參考提供了保持精確的信道分離和接收器選擇性的方法.
許多COTS GPS設(shè)備同時(shí)提供時(shí)間和晶振頻率參考輸出,非常適合WiMax應(yīng)用.使用此類設(shè)備可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立于任何回程傳輸方案或有線網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的適當(dāng)操作.從單個(gè)高質(zhì)量,低成本源同時(shí)生成相干的時(shí)間,時(shí)間和頻率參考,可簡化基站設(shè)計(jì)并降低成本.
相位-1PPS-和頻率-10MHz的同時(shí)生成,確保參考跟蹤到GPS時(shí)間刻度,并最終跟蹤UTC時(shí)間刻度,以達(dá)到通常小于15nsrms的時(shí)間精度和1e-12tau=24hrMVAR的頻率精度.了解基于GPS時(shí)間參考的時(shí)間和石英晶體振蕩器頻率參考的來源很有用.時(shí)間和位置密切相關(guān).
只有在提供精確時(shí)間的情況下,才可以進(jìn)行精確導(dǎo)航.要知道您在哪里-您必須知道現(xiàn)在幾點(diǎn).您越了解時(shí)間,就可以越精確地確定自己的位置.GPS接收器直接使用三角測量原理來確定其空間位置(X,Y和Z方向)和時(shí)間(tGPS時(shí)標(biāo)).要從至少3顆衛(wèi)星(求解X,Y和t)或4顆或更多衛(wèi)星(求解X,Y,Z和t)中獲取此信息.
時(shí)間和頻率恢復(fù)/生成:
GPS接收機(jī)的時(shí)間和頻率恢復(fù)/生成在某種程度上是非常規(guī)的時(shí)間和頻率參考實(shí)現(xiàn)中使用了傳統(tǒng)的時(shí)鐘恢復(fù)技術(shù).AGPS接收器從符合其資格的衛(wèi)星信號(hào)集合中提取或求解GPS時(shí)間.載波噪聲比,衛(wèi)星方位角,星座幾何形狀等.為了產(chǎn)生與GPS時(shí)間刻度一致的精確的每秒一脈沖,接收機(jī)可以根據(jù)最新的GPS解決方案在“正確”的時(shí)間直接產(chǎn)生脈沖.;或在與最新解決方案的時(shí)間相對應(yīng)的正確時(shí)間點(diǎn)選通來自本地系統(tǒng)時(shí)鐘的脈沖.無論哪種情況,脈沖和1PPS序列通常都是基于GPS時(shí)間解決方案的精度和穩(wěn)定性以及本地時(shí)鐘的精度和穩(wěn)定性.
精確的頻率生成要復(fù)雜一些.由于沒有從GPS解決方案中恢復(fù)的固有頻率,因此必須通過FLL或更通常的PLL來合成頻率.使用1PPS參考脈沖集合和*非常*低帶寬低通濾波器設(shè)計(jì)(通常為幾赫茲至毫赫茲)且具有最小的峰值,輸出參考頻率的速率可以從幾十赫茲變化到20MHz(用戶命令可選)產(chǎn)生為接收器輸出的方波.
在某些情況下,有紀(jì)律的NCO是參考頻率輸出的來源.由于固有的NCO頻率量化限制以及本地時(shí)鐘漂移和穩(wěn)定性限制,因此參考頻率可能包含重要的邊帶偽像和有源晶振相位噪聲元素,必須對其進(jìn)行濾波才能生成RF載波.GPS時(shí)間和頻率接收器的輸出是準(zhǔn)確的,并且相位與GPS時(shí)間刻度一致.GPS時(shí)標(biāo)與UTC時(shí)標(biāo)一致但與UTC時(shí)標(biāo)不同-GPS是連續(xù)的時(shí)標(biāo),沒有l(wèi)eap秒或時(shí)間間斷.UTC是天文系縛的時(shí)標(biāo),具有+/-1秒的周期性調(diào)整以保持與地球自轉(zhuǎn)的同步.
使用GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)中提供的信息,可以輕松,直接地生成用于1PPS信息的UTC時(shí)間戳.將頻率參考鎖相到1PPS可確保緊密跟蹤參考的周期性相位時(shí)間和連續(xù)頻率相位信息.
理解1PPS和頻率參考的特性可能會(huì)有所幫助,以便更全面地了解每種參數(shù)在系統(tǒng)應(yīng)用程序中的適當(dāng)用法.對于1PPS信號(hào),很明顯不存在高于1Hz的速率的信號(hào)信息.因此,我們使用標(biāo)準(zhǔn)MVAR分析來查看時(shí)域中的信號(hào)特性.很明顯,方差圖顯示了輸出到絕對時(shí)間基準(zhǔn)的最終收斂,正如人們所期望的那樣,在各個(gè)觀測時(shí)間與直線幅度的中間偏差是由衛(wèi)星軌道的濾波器設(shè)計(jì)和固有噪聲過程引起的動(dòng)態(tài),傳播路徑,接收器下變頻器,卡爾曼濾波器和脈沖發(fā)生器誤差.
在頻率參考信號(hào)的情況下(在本例中為10MHz參考輸出),因?yàn)槲覀兏敢鈱㈩l率參考用作基站RF載波生成的導(dǎo)頻參考,因此我們發(fā)現(xiàn)從PSD檢查頻率參考更為有用觀點(diǎn)看法.顯然,可以通過低通濾波器轉(zhuǎn)折頻率來設(shè)置漂移帶的高端(1Hz至10Hz)和抖動(dòng)帶的低端特性.
使用亞赫茲范圍的濾波器可以實(shí)現(xiàn)極低的抖動(dòng)和低漂移性能.但是,這種性能要求非常高的穩(wěn)定性,嚴(yán)格的振蕩器.通常是OCXO或非常高質(zhì)量的TCXO晶振.打開低通濾波器的帶寬在某種程度上緩解了這一要求,但是以引入更多的合成GPS參考的固有噪聲為代價(jià).仔細(xì)的建模和對系統(tǒng)要求的充分理解將導(dǎo)致成功的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).通常,使用高質(zhì)量的內(nèi)置接收器和具有內(nèi)置保持功能的參考可以提供一種直接,全面的解決方案,以最經(jīng)濟(jì)高效的方式滿足所有系統(tǒng)要求.
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