基于FPGA的压控晶振同步频率控制系统的研究与设计

引言
高精度时间基准已经成为通信、电力、工业控制等领域的基础保障平台之一。时统设备通常采用晶体振荡器作为频率标准，但都由于晶振老化和温度变化等原因导致其频率长期稳定度差。随着GPS技术的发展和应用，利用GPS作为精确时间源的优良特性来同步本地时钟信息。但在实践中由于GPS提供的1pps信号经常受到干扰，如磁场干扰，多径误差等，造成误将干扰信号作为正常的1pps信号或GPS信号跟踪丢失等问题，导致测控系统出现误差过大现象，精度和稳定性难以保证。故1pps信号不能直接从GPS接收板作为精确的同步信号，必须通过技术处理，使其保持高精度和工作连续稳定性。目前针对上述问题文献多使用分立器件或单片机作为主控制器，需要添加外围时间间隔测量或鉴相等电路，不适宜用于压控晶振频率较高的场合。
本文是利用GPS提供的1pps秒脉冲信号，为解决上述问题，在FPGA（fieldprogrammablegatearray）的基础上利用干扰秒脉冲信号消除和偏差频率平均运算等方法，减少外围电路，既消减了GPS时钟信号的随机干扰误差，又消除了本地晶振时钟信号的累计误差，从而控制本地压控晶振输出频率，提高晶振的长期稳