1、(完整)技術開發合同樣本合同登記編號：技術開發合同工程名稱：*托付人：北京*電子科技有限公司甲方討論開發人：北京大學乙方簽訂地點：北京市海淀區簽訂日期：2009 年7月25日有效期限：2010 年7月25日至2010 年12月24日北京技術市場管理辦公室注：本合同書標有號的條款請按填寫說明填寫印花稅票粘貼處附件1：*技術協議1 概述時間和頻率是倒數關系，頻差的測量可以轉換為相位差的測量值，而且加大測量的采樣周期可以得到更準確的頻差，但這是平均頻差。在實際的高精度時頻測量和掌握系統中，采樣間隔太大測量得到的平均頻差是沒有意義的，在此狀態下測得的頻差與當時實際的頻差是有差異的。因此在系統的設計中采

2、納較高辨別率的相位測量單元是非常必要的，這樣可以在較短的采樣時間內測量得到更高的頻差測量精度，也就是說時間間隔測量精度挺直打算了最終頻率精確度測量結果。本系統采納雙內插時間間隔計數技術，設計了tdctime to digital converter專用芯片協作fpga實現tic的方案，可以到達1ns的測量精度。下列圖是高辨別率時間間隔測量模塊的原理框圖圖略高精度時間間隔測量原理框圖本地發送和接收的兩個1pps信號通過同軸電纜輸入時間間隔測量系統，經過阻抗匹配與信號隔離電路之后進入兩路高速比擬器。兩路高速比擬器獲得差分ecl電平的start和stop 脈沖同時送入fpga和專用tdc芯片。在fp

3、ga內部采納雙內插時間間隔計數法準確測量時間間隔，下列圖是雙內插計數法的時序圖圖略雙內插計數法時序圖starta上跳沿與stopa上跳沿之間是待測量的時間間隔t，將starta與stopa異或可以得到主計數器的計數使能區間。主計數器時間段的前后兩個不大于主計數器時鐘周期的時間區間分別送入兩路tdc做準確時間量化，量化值分別為na和nb，量化步長分別為a和b。主計數器時鐘周期為t0，計數結果為nc。start和stop脈沖與參考時鐘的第一個上升沿之間的待量化時間間隔送入專用tdc芯片測量tdc芯片的作用是測量start和stop脈沖與第一個參考時鐘上升沿之間的時間間隔，兩次測量可以時分復用同一個

4、tdc通道，由fpga給出掌握信號選通兩路高速比擬器即可以實現復用。fpga內部實現雙內插器、主計數器以及其他一些外圍電路接口。主計數器以參考時鐘計數并將計數結果送入雙口ram，之后中斷cpu，由cpu到預定地址讀取主計數器結果。cpu主要完成對整個系統的掌握功能、時間測量值的計算和測量數據的后續處理工作，包括通過fpga調整dac的輸出電平；將測量數據通過串口輸出等功能。2 主要技術指標2.1測量精度時間間隔測量測量精度：1ns2.2 10mhz頻率標準精度10路，sma，50，正弦波，電平500mv有效值；電纜材質優于syv50-5時傳輸100米0db精確度：1e-1224小時平均精確度，

5、開機48小時以后，gps鎖定狀態5e-12(取樣10s)保持精度：5e-12開機48小時以后，gps斷開，保持24小時內穩定度：1e-10(10ms)1e-11(100ms)3e-12(1s)3e-12(10s)5e-12(100s)相位噪聲：-125 dbc/10hz-135 dbc/100hz-140 dbc/1khz-155 dbc/10khz2.3 時間標準信號2.3.1 irig-b(dc)碼符合gjb-2242-941路，sma，單端同步精度：<50nsrms2.3.2 asc時間碼接口：rj45 rs232電平碼速率：9.6 kbps星歷數據、監控數據包括掌握方式、gps狀

6、態、網絡效勞器狀態、時碼產生單元狀態、設備綜合狀態輸出2.3.3 1pps采樣脈沖信號4路，sma，ttl電平輸出阻抗50相對同步精度：<50nsrmsgps同步2.3.4 ieee1588 網絡協議：1路，rj-45，10/100自適應以太網接口時鐘參考形式，一級網絡時間效勞器局域網直連方式：±50ns ,統計值<10ns;交換機連接方式：±210ns,統計值<35ns路由器連接方式：±25us，統計值<150ns具有定時校時可設置和手動校時的功能；可供應客戶端軟件，支持windows 2000 server和windows 2003 s

7、erver操作系統。2.3.5時間、位置信息1路，db-9 female， rs232電平，9600-n-8-1gpstod時間、位置信息(nmea 0183語句)3 工作原理3.1 系統組成系統由高精度gps接收機授時單元、高穩定度銣原子鐘和高精度雙槽恒溫晶振振蕩源、同步單元、時間間隔測量模塊、時碼產生單元、頻標安排放大單元、顯示單元組成。系統組成框圖如圖1所示。圖略系統組成框圖3.2 工作原理本機在時間間隔測量模塊的掌握下，同步1電路將 gps時間參數與銣原子頻標進展同步比對，掌握銣頻標相位與gps參考時間統計中心虛擬對齊；同步2使得高穩晶振輸出頻率被銣頻標緩鎖，從而改善輸出頻率的相位噪聲

8、及短穩性能。頻率信號經安排放大器供應多路輸出；同步3通過比對掌握電路準時間產生電路產生1pps、irig-b，經安排電路供應多路輸出。當gps衛星信號失鎖或出現異樣時，中心掌握單元可以智能判別，自動進入守時形式，連續供應高牢靠性的時間頻率信號。守時形式時，系統精度隨守時工作時間累計而略有下降詳見技術指標。當gps衛星信號復原后，自動進入正常形式，復原系統精度。3.2.1時間測量模塊單元時間測量模塊單元由acam gp1高速模塊及處理系統組成。軟硬件有機結合，親密協同各單元間時序掌握流程。3.2.2 gps接收機采納雙系統接收機，完備性、牢靠性、授時精度及定位精度應滿足系統要求。3.2.3銣原子

9、頻標在進口同類產品，注重優選長穩及低漂移性能。系統保持性能取決于該部件的長穩及低漂移性能3.2.4雙恒溫槽高穩晶振采納雙恒溫槽高穩晶振，主要考慮其壓控范圍小，有利于相噪及長短穩等指標的改善。3.2.5 同步電路同步1電路：完成銣頻標被gps同步。同步2電路：完成雙槽恒溫晶振被銣頻標同步。同步3電路：完成1pps、irig-b同步產生。3.2.6 ptp準確網絡同步單元內置工控機從系統中實時獲得完備的時碼，建立完善的ptp網絡時間效勞體系。圖略3.2.6.1 ieee1588標準定義規定了將分散在測量和掌握系統內的分別節點上獨立運行的時鐘，同步到一個高精度和精確度的協議。這些時鐘是在一個通信網絡

10、中相互通信的。按這個根本格式，這個協議要形成樹形的管理，使系統內的這些時鐘產生一個主從關系。在一個給定子網中包括多個節點，每一個節點都有一個時鐘。時鐘之間經由網絡連接。ieee1588規定了子網的劃分規章，它是按時鐘的級別劃分子網，一個子網只有一個1級或2級時鐘。在一個子網中只有一個主時鐘，從時鐘從主時鐘得到時間，全部時鐘最終都是從一個稱為祖母時鐘那里得到它的時間。任何時鐘和它的祖母時鐘之間的通信途徑都是最小跨度樹的一局部。分布時鐘的ptp系統由一般時鐘和邊界時鐘組成。一般時鐘是只有一個ptp端口的時鐘，邊界時鐘是帶兩個或多個不同的ptp通信途徑的端口的時鐘。如一個可在它的端口上實現ptp協議

11、的交換機就是一個邊界時鐘。很明顯一般時鐘只有接收時間的力量，邊界時鐘具有傳遞時間的力量。3.2.6.2 ptp時鐘的協議模型ptp子域是一個gpsglobal positioning satellite system是由美國國防部維持的系統，來自gps的時間可以到達10100ns的精度范圍時鐘，是這個子域的時間源，下面通過父子構造的時鐘端口構成傳遞系統。這個構造的根是祖母時鐘，這個構造的每一個分支點通常需要一個邊界時鐘，這點上從根進一步分支方向的全部時鐘端口必需是主或父代端口，而有一個端口是同步到更加靠近根的時鐘的從端口。分支到最終不是根方向的端口必定是從端口或不活動passive端口不活動端

12、口的通信途徑上，除非另外規定不應當發生報文。3.2.6.1 ptp同步機制ieee1588定義了四種同步報文sync，follow_up ,delay_request , delay_response , 和一組管理報文。為了簡化問題，我們先考慮一個主時鐘與一個從時鐘的同步過程：1，主節點每2秒鐘同步報文的間隔是可設置的，這里假設為2秒向從節點發送一個“同步sync報文。這個報文是由主節點打上估計的發送時間標記的報文，但是由于估計的發送時間和實際的發送報文發送本身可能的延遲，實際時間標記不能隨“同步報文一起發送。這個“同步報文在接收端被從節點打上接收時間標記為了進步精度，應在物理層或接近物理層

13、的位置檢測、記錄和標識發送或接收時間。ieee1588標準制定了可選件“硬件幫助設計來實現這個精度的進步。2，其次步主節點向從節點發送一個“跟隨follow_up報文，這個報文包含從前的同步報文精確的發送時間的標記。從節點利用這兩個時間標記可以得到它與主節點的延遲，據此可調整它的時鐘的頻率。3，從節點向主節點發送“延時懇求delay_request報文延時懇求報文的間隔是獨立設置的，一般應較同步報文間隔長，這個報文是由從節點記錄它的精確發送時間，由主節點打上精確的接收時間標記。4，主節點向從節點返回一個“延時響應delay_ response報文，這個報文帶著從前的“延時懇求報文的精確的接收時

14、間標記，從節點利用這個時間和由它所記錄的精確的發送時間，可計算出主節點和從節點之間的傳輸延遲并調整它的時鐘漂移誤差。圖略圖2，圖3例示主節點與從節點之間報文的交換，圖中的時間也僅是為了理解假設的，不代表實際狀況ieee1588中表示時間用法64位數，可以準確地表示肯定時間。圖2表示經過兩次同步可以校正主節點與從節點之間的偏向。但無法計算傳輸延時。經過延時報文的懇求和應答以及同步報文的時間標記，可以計算出兩個方向的平均傳輸延時，在以后的計算中就可用法。事實上偏移與延時值的測量是相互影響的，要經過屢次測量和計算，才會逐步收斂到接近實際值。測量時間間隔的選取很重要，選擇間隔短時通信負荷較重，間隔過長

15、那么不能保證同步的精度，所以同步和延時的測量間隔應依據同步要求和系統配置選擇。ieee1588并沒有規定用法的網絡，但從通信的負荷和時間要求來說，以太網是比擬合適的網絡，當前實際的實現也差不多都是基于以太網的網絡。以上四種ptp報文都是基于ip多點通信multicast，它不限于ethernet，并且可用于任何支持多點通信的總線系統。多點通信供應簡潔化的優點，ip地址管理不需要在ptp節點上實現，這樣可以進一步擴展到很大數目的ptp節點。3.2.7 顯示單元選用字符液晶模塊作為顯示屏，實時顯示時間及gps狀態。led實時顯示供電、gps、銣頻標、雙槽恒溫晶振、1pps狀態。3.2.8 供電主電源采納開關電源ac/dc，減小重量，進步效率。數字局部供電與模擬局部供電分別由dc/dc模塊獨立供電。4 構造設計時頻終端除gps天線外，其它設備裝在一標準19英寸抽屜內2u 19英寸標準機箱5 環境、牢靠性、電