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工程师都在找的WiMax定时同步与GPS晶体振荡器解决方案

来源：http://konuaer.net 作者：康华尔电子 2020年01月11

工程师都在找的WiMax定时同步与GPS晶体振荡器解决方案
　　市场上适合用于GPS系统和WiMax定时与同步模块的石英晶体振荡器,有非常多的选择,同一类似的就有很多种规格和品牌,这让设计产品的工程师非常头疼,因为即要考虑成本也要找到自己产品应用的晶体和振荡器.GPS和WiMax网络是组成现代化社会的重要部分,幸亏前人发明了它们,我们的生活和出行才会如此的便捷.因此为了解决大部分用户的烦恼,ConnorWinfield晶振公司提供了相关的解决方案.
　　固定设备和移动基站的复杂定时解决方案的时代已经结束.各种易于获得且具有成本效益的GPS定时和同步解决方案将设备定时和同步设计的复杂性封装到越来越小的封装中.虽然现在可以以极合理的价格在几秒钟内获得UTC计时精度,但必须特别注意整个系统的规格.合适的计时解决方案可以满足所有设备要求和价格预期.如果时序解决方案指定不当,结果将是最终产品运行不正常或定价不正确.要了解可用的时序和同步选择,必须首先了解系统规格.
　　信息传输需要对信息位进行一致的排序,以实现无差错的传输和接收.无错传输的基础是同步传输环境.同步参考架构和规范中找到了实现良好同步传输的关键.同样重要的是正确应用和理解同步要求.时域(阶段)参考提供了此基础.另外,要求无线信息传输网络保持适当的信道间隔和一致的工作频率,以便不干扰相邻信道的传输并被听到.频域参考提供了保持精确的信道分离和接收器选择性的方法.
　　许多COTS GPS设备同时提供时间和晶振频率参考输出,非常适合WiMax应用.使用此类设备可实现独立于任何回程传输方案或有线网络复杂性的适当操作.从单个高质量,低成本源同时生成相干的时间,时间和频率参考,可简化基站设计并降低成本.

精密导航:
　　相位-1PPS-和频率-10MHz的同时生成,确保参考跟踪到GPS时间刻度,并最终跟踪UTC时间刻度,以达到通常小于15nsrms的时间精度和1e-12tau=24hrMVAR的频率精度.了解基于GPS时间参考的时间和石英晶体振荡器频率参考的来源很有用.时间和位置密切相关.
　　只有在提供精确时间的情况下,才可以进行精确导航.要知道您在哪里-您必须知道现在几点.您越了解时间,就可以越精确地确定自己的位置.GPS接收器直接使用三角测量原理来确定其空间位置(X,Y和Z方向)和时间(tGPS时标).要从至少3颗卫星(求解X,Y和t)或4颗或更多卫星(求解X,Y,Z和t)中获取此信息.
时间和频率恢复/生成:
　　GPS接收机的时间和频率恢复/生成在某种程度上是非常规的时间和频率参考实现中使用了传统的时钟恢复技术.AGPS接收器从符合其资格的卫星信号集合中提取或求解GPS时间.载波噪声比,卫星方位角,星座几何形状等.为了产生与GPS时间刻度一致的精确的每秒一脉冲,接收机可以根据最新的GPS解决方案在“正确”的时间直接产生脉冲.;或在与最新解决方案的时间相对应的正确时间点选通来自本地系统时钟的脉冲.无论哪种情况,脉冲和1PPS序列通常都是基于GPS时间解决方案的精度和稳定性以及本地时钟的精度和稳定性.
　　精确的频率生成要复杂一些.由于没有从GPS解决方案中恢复的固有频率,因此必须通过FLL或更通常的PLL来合成频率.使用1PPS参考脉冲集合和*非常*低带宽低通滤波器设计(通常为几赫兹至毫赫兹)且具有最小的峰值,输出参考频率的速率可以从几十赫兹变化到20MHz(用户命令可选)产生为接收器输出的方波.
　　在某些情况下,有纪律的NCO是参考频率输出的来源.由于固有的NCO频率量化限制以及本地时钟漂移和稳定性限制,因此参考频率可能包含重要的边带伪像和有源晶振相位噪声元素,必须对其进行滤波才能生成RF载波.GPS时间和频率接收器的输出是准确的,并且相位与GPS时间刻度一致.GPS时标与UTC时标一致但与UTC时标不同-GPS是连续的时标,没有leap秒或时间间断.UTC是天文系缚的时标,具有+/-1秒的周期性调整以保持与地球自转的同步.
　　使用GPS卫星数据中提供的信息,可以轻松,直接地生成用于1PPS信息的UTC时间戳.将频率参考锁相到1PPS可确保紧密跟踪参考的周期性相位时间和连续频率相位信息.

了解1PPS和频率参考信号:
　　理解1PPS和频率参考的特性可能会有所帮助,以便更全面地了解每种参数在系统应用程序中的适当用法.对于1PPS信号,很明显不存在高于1Hz的速率的信号信息.因此,我们使用标准MVAR分析来查看时域中的信号特性.很明显,方差图显示了输出到绝对时间基准的最终收敛,正如人们所期望的那样,在各个观测时间与直线幅度的中间偏差是由卫星轨道的滤波器设计和固有噪声过程引起的动态,传播路径,接收器下变频器,卡尔曼滤波器和脉冲发生器误差.
　　在频率参考信号的情况下(在本例中为10MHz参考输出),因为我们更愿意将频率参考用作基站RF载波生成的导频参考,因此我们发现从PSD检查频率参考更为有用观点看法.显然,可以通过低通滤波器转折频率来设置漂移带的高端(1Hz至10Hz)和抖动带的低端特性.
　　使用亚赫兹范围的滤波器可以实现极低的抖动和低漂移性能.但是,这种性能要求非常高的稳定性,严格的振荡器.通常是OCXO或非常高质量的TCXO晶振.打开低通滤波器的带宽在某种程度上缓解了这一要求,但是以引入更多的合成GPS参考的固有噪声为代价.仔细的建模和对系统要求的充分理解将导致成功的系统实现.通常,使用高质量的内置接收器和具有内置保持功能的参考可以提供一种直接,全面的解决方案,以最经济高效的方式满足所有系统要求.
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