如何高精度同步時間

本文將介紹一種高精度的時間同步方法，使用這種方法，在不需要精確校準(zhǔn)的情況下可實現(xiàn)高精度同步。 目前大多數(shù)時間頻率標(biāo)準(zhǔn)是由國際原子時來定義的，因此大多數(shù)制造商使用該標(biāo)準(zhǔn)作為主要的時間源，其精度取決于與它們發(fā)生關(guān)系的物理系統(tǒng)或過程的精度。 但是，在某些情況下會有不正確地測量和校準(zhǔn)過程產(chǎn)生不正確結(jié)果所帶來的風(fēng)險。由于這些原因，大多數(shù)制造商都使用了自己國家或地區(qū)的時間測量值作為標(biāo)準(zhǔn)。 在這種情況下需要一個高精度時鐘系統(tǒng)來確保不會產(chǎn)生錯誤（或校準(zhǔn)失?。?shù)據(jù)。 對于此應(yīng)用中的時間同步系統(tǒng)要求非常嚴(yán)格：其輸出精度必須為百萬分之一秒（納秒）或更高。 因此，本文將介紹一種高精度同步方法。 該方法使用了一種基于光纖通道（Fiber Channel）技術(shù)并利用了一種特殊電路模塊和一個具有標(biāo)準(zhǔn)時鐘源的高精度時間同步系統(tǒng)。

1引言

最近，由于各種應(yīng)用，如醫(yī)療成像、安全檢查、遙測等應(yīng)用需要高精度的同步時間。 由于高精度時間頻率源非常昂貴，因此我們將介紹一種簡單的方法：不使用高精度時鐘源而是將標(biāo)準(zhǔn)時間測量值作為計時標(biāo)準(zhǔn)。 為了確保結(jié)果準(zhǔn)確，將使用高準(zhǔn)確度的時鐘頻率進(jìn)行計時。 這種方法具有兩個優(yōu)勢：①可實現(xiàn)更高的輸出精度；②無需校準(zhǔn)且無需成本；③提供可編程的時間范圍而不是固定輸出范圍。

2基本原理

在這種方法中，使用一個高精度的時鐘作為主參考時鐘，并在該時間參考上配置了一個數(shù)字鎖相環(huán)（FSR）電路。

3時鐘同步

為了使系統(tǒng)能夠高精度地同步時間，需要具有較高頻率源的多路輸出。 因為此時鐘源具有較高的頻率輸出，因此它與外部石英晶體（晶振）和時鐘放大器的同步可能是不可靠的。 因此，此系統(tǒng)中的時鐘同步必須使用內(nèi)部石英晶體模塊。 為了實現(xiàn)較高精度的時間同步，使用光纖通道技術(shù)和一個外部時鐘源就可以實現(xiàn)。 

4硬件設(shè)計

所有的時間采樣都通過光纖通道網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，其中， Fiber Channel （FFC）用于將時間頻率信號從外部的光纖發(fā)送到時鐘產(chǎn)生模塊。 FFC模塊被發(fā)送到一個特殊的光纖通道濾波器，該濾波器由兩個濾波器組成： 第二個濾波器用于濾除信號中的噪聲。 為了進(jìn)行測量，該設(shè)備被設(shè)置為通過標(biāo)準(zhǔn)時鐘源輸出高精度時間信號以進(jìn)行校準(zhǔn)。 對于每個高精度時鐘源都需要一個低延遲時鐘（低于20 ns），該延遲取決于同步設(shè)備與本地時鐘之間的延遲。 系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括1個時鐘發(fā)生器和2個前置放大器（用于檢測輸出端的輸出電壓）。

5結(jié)束語

將該技術(shù)應(yīng)用于一個基于光纖通道技術(shù)的時鐘同步系統(tǒng)中，通過在該系統(tǒng)中使用具有標(biāo)準(zhǔn)時鐘源的光纖通道模塊。 通過調(diào)整光纖通道模塊來提高時鐘精度是一種簡單有效的方法，可以降低由于時間偏差導(dǎo)致的任何可能的不正確結(jié)果。