短波无线电自动校时搭钟控制器.pdf

短 波 无 线 电 自 动 校 时 塔 钟 控 制 器中 科 院 武 汉 物 理 所 宁 百 齐 吴 振 华 王 炳 康摘 要 短 波 自 校 塔 钟 拉 制 器 是 在 现 有 的 单 片 机 为 核 心 的 塔 钟 控 制 器 基 拙 上 , 增 加 短 波 自 动 校 时部 分 , 实 现 了 时 塔 钟 控 制 器 的 时 钟 进 行 自 动 校 正 , 使 之 与 国 际 标 准 时 ’ 伪 随 时 保 持 同 步 , 从 而 有除 了 拉 制 器 中 时 钟 的 积 累 误 差 关 键 词 短 波 时 号 自 动 校 时 塔 钟 拉 制本 文 介 绍 的 短 波 自 校 塔 钟 控 制 器 , 是 在 已 有 的 单片 机 为 核 心 的 塔 钟 控 制 器 基 础 上 , 增 加 了 短 波 自 动 校时 部 允 它 利 用 我 国 陕 西 天 文 台 发 播 的 标 准 · 时间 信 号 , 对 塔 钟 控 制 器 的 时 钟 进 行 自 动 校 正 , 使 之 与 国际 标 准 时 间 随 时 保 持 同 步 , 从 而 消 除 了 控 制 器中 时 钟 的 积 累 误 差 , 保 证 了 报 时 打 点 与 中 央 人 民 广 播电 台 报 时 完 全 同 步 , 具 有 较 好 的 经 济 和 社 会 效 益 。

下 面我 们 将 首 先 介 绍 短 波 无 线 电 时 号 自 动 定 时 的 方 法 和 步进 电 动 机 的 驱 动 , 然 后 讨 论 短 波 自 校 塔 钟 控 制 器 的 工作 原 理 和 系 统 构 成 , 最 后 给 出 它 的 性 能 和 技 术 指 标 一 、 短 波 自 动 定 时 方 法短 波 无 线 电 定 时 , 已 有 大 半 个 世 纪 的 历 史 虽 然目 前 已 发 展 了 各 种 手 段 , 定 时 精 度 也 愈 来 愈 高 , 但 由 于短 波 方 法 具 有 轻 便 灵 活 、 机 动 隐 蔽 、 造 价 低 廉 、 操 作 简便 等 优 点 , 始 终 保 持 着 不 可 被 取 代 的 地 位 , 在 国 内 外一 直 是 国 防 和 民 用 工 程 及 科 研 部 门 的 常 用 定 时 方 法 之成 了 对 不 同 短 波 授 时 台 信 号 进 行 全 自 动 识 别 与 定 时 在技 术 上 较 难 实 现 作 者 在 对 短 波 时 号 传 播 特 性 的 长 期观 测 研 究 基 础 上 , 新 近 发 展 了 一 种 以 单 片 微 计 算 机 为基 础 , 把 时 号 的 电 离 层 传 播 研 究 成 果 和 数 字 处 理 方 法应 用 于 提 高 短 波 定 时 性 能 的 技 术 方 案 , 其 方 法 如 下定 时 的 基 本 原 理 见 图 。

授 时 台 发 播 的 标 准秒 见 图 , 由 本 地 钟 频 率 源 分 频 产 生 的 内 部 秒 如 图的 , 它 与 授 时 台 标 准 秒 的 时 差 是 未 知 的 , 但 他们 的 秒 长 几 乎 是 相 同 的 授 时 台 的 时 号 经 电 离 层 传 播到 达 接 收 点 , 经 接 收 机 检 波 输 出 的 时 号 秒 如 图 仓 , 相对 发 射 信 号 有 个 时 差 二 行 二 吮 十 二 刃 , 它 包 括 了 接 收机 等 的 时 延 吮 和 时 号 传 播 时 延 勺 其 中 , 勺 为 常 数 , 勺随 时 号 传 播 路 径 而 变 化 以 本 地 钟 内 部 秒 脉 冲 为 参 考起 点 , 触 发 人 采 样 器 均 匀 采 样 , 经 对 数 字 化 时 号 波短 波 无 线 电 定 时 的 基 本 原 理 是 二 短 彼 授 时 育 在 规定 的 短 波 频 率 上 发 播 我 国 授 时 台 设 在 中 科 院 陕 西 天文 台 , 用 音 频 调 制 的 一 定 格 式 的 短 波 时 号 , 发 播 的 时号 秒 起 点 受 控 于 原 子 钟 , 并 与 国 际 标 准 秒 同 步 。

当 短 波 时 号 被 用 户 接 收 后 , 通 过 对 检 波 的 时 号 秒 进 行传 播 延 迟 等 修 正 , 远 处 用 户 便 可 得 到 与 授 时 台 同 步 的标 准 秒 通 常 , 电 离 层 对 授 时 信 号 的 反 射 会 引起 色 散 、 吸 收 、 衰 落 、 多 普 勒 频 移 、 多 模 传 播 以 及 信 号 中断 、 干 扰 等 各 种 传 播 现 象 , 使 时 号 的 跟 踪 精 度 确 定 时号 秒 第 个 周 波 的 起 点 时 刻 ‘ 受 到 严 重 影 响 , 而 时 号 传播 路 径 不 同 引 起 的 传 播 时 延 的 缓 慢 变 化 或 突 然 变 化 ,一 般 很 难 预 测 , 给 传 播 时 延 的 精 确 修 正 带 来 很 大 困 难 这 两 方 面 是 影 响 短 波 授 时 性 能 的 传 播 因 素 , 也 是 影 响短 波 定 时 精 度 的 最 主 要 原 因 此 外 李 上 述 短 波 时 号 的各 种 传 播 特 点 以 及 现 有 短 波 时 号 格 式 过 于 简 单 , 还 造发 射 时 号 秒守 时 钟 内 部 秒一 ‘ 颧 矛 奚 厂 一 一 一 渊 十标 准 输 出 秒图 短 波 自 动 定 时 方 法 原 理形 作 处 理 分 析 , 可 测 量 出 内 部 秒 脉 冲 与 到 达 时 号 秒 的时 差 才 , 。

接 收 机 时 延 二 , 可 事 先 测 定 , 根 据 依 次 测 量 的多 个 公 值 和 收 发 点 大 圆 距 离 , 可 计 算 出 时 号 传 播 时 延的 修 正 值 吻 这 样 不 难 求 出 授 时 台 同 步 标 准 秒与 本 地 钟 内 部 秒 的 时 差 才 公 , 一 , 二 办 , 见 图 由 于 塔 钟 控 制 器 对 定 时 精 度 要 求 不 高 优 于一 一 又 拍 《 电 子 技 术 放 用 场 年 第 期秒 这 样 , 时 号 传 播 时 延 和 接 收 机 时 延 修 正 可 不 计一 般 几 到 十 几 毫 秒 , 主 要 是 要 求 对 接 收 的 时 号 进 行可 靠 的 自 动 识 别 、 跟 踪 和 校 时 在 上 面 的 技 术 方 案 中 ,用 微 计 算 机 对 时 号 采 样 数 字 化 , 然 后 通 过 数 字 相 关 检测 和 电 离 层 信 号 处 理 技 术 , 减 弱 或 消 除 短 波 时 号 因 畸变 、 衰 落 、 相 位 抖 动 、 各 种 干 扰 等 对 时 号 同 步 的 影 响 , 从而 保 证 了 可 靠 地 进 行 不 同 时 号 台 的 自 动 识 别 和 跟 踪 ,获 得 的 与 标 准 时 号 同 步 的 秒 作 为 塔 钟 控 制 器 时 钟 秒 。

亡 亡二 、 步 进 电 动 机 的 驱 动步 进 电 动 机 是 一 种 将 脉 冲 信 号 变 为 角 位 移 的 控 制电 机 在 建 筑 塔 钟 中 , 一 般 均 采 用 它 带 动 钟 面 指 针 走时 在 本 塔 钟 系 统 中 , 采 用 三 相 六 拍 反 应 式 步 进 电 动机 型 号 为 , 步 距 角 为 ” 步 , 它 内 部 有, , 三 相 绕 组 , 其 旋 转 方 式 与 内 部 绕 组 通 电 顺 序和 方 式 有 关 附 表 给 出 了 通 电 硕 序 和 方 式 , 表 中 “ , 表示 该 绕 组 通 电 , “ 护 表 示 绕 组 不 通 电 附 表 三 相 六 拍 步 进 电 机 通 电 顺 序 和 方 式单单 片 机机机一一一一一一一一一彭 , 勺勺 盯 与与电 机 绕 组 旋 转 方 向过 不 峡 厅 拱一 万 不 厂 了 一 一 ’王” ”“ 工” ” ’图 步 进 电 动 机 驱 动 电 路至 拐 , 直 接 接 功 率 管 王 的 栅 极 ,管 、 心 、 的 漏 极 分 别 经 限 流 电 阻 接到 步 进 电 机 的 、 、 三 个 绕 组 上 , 工 在 时 序脉 冲 的 驱 动 下 导 通 或 截 止 , 使 步 进 电 机 的 三 个 绕 组 分别 加 电 或 断 电 , 完 成 步 进 旋 转 。

在 本 电 路 中 , 二 极 管一 刀 对 功 率 管 起 保 护 作 用 此 外 , 这 里 采用 器 件 主 要 是 因 为 它 具 有 输 入 阻 抗 高 、 驱 动 电流 小 、 开 关 速 度 快 等 优 良 特 性 , 可 省 去 前 级 驱 动 , 提高 电 路 的 可 靠 性 在 程 序 设 计 中 , 还 要 注 意 控 制 步进 频 率 小 于 步 进 电 机 空 载 启 动 频 率 , 以 防 止 失 步 三 、 塔 钟 控 制 器 工 作 原 理以 前 , 步 进 电 机 的 脉 冲 时 序 控 制 都 是 用 硬 件 辑 逻设 计 的 脉 冲 分 配 器 完 成 , 这 种 方 法 既 复 杂 , 又 不 灵 活 现 已 被 用 微 计 算 机 产 生 时 序 脉 冲 来 代 替 图 是 塔 钟 控 制 器 步 进 电 机 的 驱 动 电 路 单 片 机由 程 序 控 制 、 、 三 根 线 按 步 进 电 机 工 作 方式 要 求 输 出 时 序 脉 冲 , 他 们 经 反 相 器 提 升塔 钟 控 制 器 的 原 理 框 图 见 图 , 图 中 虚 线 框 内 为塔 钟 控 制 器 部 分 , 它 和 框 外 部 分 构 成 整 个 塔 钟 系 统 。

短 波 标 准 时 号 经 天 线 被 短 波 接 收 机 接 收 夕该 点 频 接 收 机 采 用 晶 体 滤 波 、 两 级 高 放 、 宽 动 态 自 动 增益 控 制 和 单 片 集 成 电 路 技 术 , 并 用 晶 体 振 荡 频 率 源 保证 了 无 需 调 谐 也 能 长 时 间 准 确 接 收 时 号 接 收 机 检 波输 出 的 时 号 秒 经 带 通 滤 波 和 电 平 转 换 , 变 为 一 石的 单 极 性 信 号 在 时 钟 内 部 秒 启 动 , 八 位 采厂 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一驱驱驱驱驱驱驱驱 动动丫 键 盘盘盘 放 大大多多多多多多多多多多多多多多多 路路路路短短 波 点 颇颇颇 带 通 滤 波波波 开 关关关关关关接接 收 机机机 电 平 转 换换换换换换 口口报报报报报报报报报报报报报报报报报报 时时时 电 源源电电 源源源 自 动 转 换换换 晶 振振振 信 号号号 控 制制倾倾倾倾倾倾 率 源源源源源源源源源源源源源压压压压压压压压压压压压压压压 二二扩扩扩扩扩扩扩扩扩扩扩扩 音 机机机 照 明 灯灯铅铅 蓄 电 池 组组组组组组组组组组组组组组万 步 进电 机步 进电 机步 进电 机步 进‘ 电 机日图 短 波 自 校 塔 钟 控 制 器 原 理 框 图《 电 子 技 术 社 年 第 期 钓 一 一样 器 开 始 采 样 , 将 数 字 化 的 时 号 波 形 送 入 单 片 机区 , 由 单 片 机 实 时 完 成 对 时 号 波 形 的 分 析测 量 , 根 据 一 组 测 量 结 果 卜 个 时 号 秒 波 形 计 算出 内 部 秒 与 时 号 秒 起 点 的 时 差 , 并 根 据 依 次 测 量 的多 个 值 和 收 发 点 大 圆 路 径 , 可 计 算 出 时 号 传 播 时 延的 修 正 值 勺 。

可 移 相 数 字 钟 受 控 于 单 片 机 , 并 输 出个 相 对 内 部 秒 延 迟 才 , 的 标 准 秒 。