專利名稱：振蕩控制裝置和同步系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用來控制振蕩器頻率的振蕩控制裝置，并且涉及一種用來使所述振蕩器的頻率與位于遠程站點的振蕩器的頻率同步的同步系統(tǒng)。
背景技術：
在較早的開發(fā)中有一種遠程校準系統(tǒng)，其中從遠程站點提供了用來使測量儀器能夠精確測量的參考值(見JP-2004-326671A文獻1)。在遠程校準系統(tǒng)中的“校準”表示用來定義由儀器或測量系統(tǒng)指示的值或者由實物量具或參考材料代表的值與由標準實現(xiàn)的值之間關系的一系列操作。
作為一個實例，在遠程校準系統(tǒng)中，測量了位于站點B的被校準的振蕩器的頻率b與從GPS(全球定位系統(tǒng))衛(wèi)星發(fā)射的GPS信號的頻率f之間的差(即b-f)，并且在同一測量時間，測量了位于站點A的參考振蕩器(即國家計量院的標準振蕩器)的參考頻率a與從GPS衛(wèi)星發(fā)射的GPS信號的頻率f之間的差(即a-f)。隨后，通過通信網絡例如互聯(lián)網獲得兩次測量所獲數(shù)據之間的差，即{(b-f)-(a-f)＝(b-a)}。由于這個差頻率(b-a)代表被校準的振蕩器的頻率b偏離參考振蕩器的參考頻率a的偏差，因此會校準位于站點B的振蕩器。
在由Symmetricom公司提出的數(shù)據表“58503B GPS時間和頻率參考接收機”文獻2中，已經提出能夠與GPS信號同步的振蕩器。圖3示出了在文獻2中所示振蕩器200的配置的主要部分。在振蕩器200中，當由GPS接收天線201接收GPS信號時產生與GPS時間同步的信號(以下稱作“同步的信號”)，并且該同步的信號被輸出到頻率控制部分203。在頻率控制部分203中，被輸入到其中的同步的信號的頻率與從頻率振蕩部分204輸出的振蕩信號(即振蕩器200的振蕩信號)的頻率進行了相互比較，并且反饋給頻率振蕩部分204以使得兩個頻率之間的差為零。在這種方式和操作下，振蕩器200的振蕩頻率可跟GPS時間同步。
在文獻1中公開的遠程校準系統(tǒng)中，被校準的振蕩器的頻率仍包括與國家標準頻率的偏差，所述被校準的振蕩器位于遠離參考振蕩器所處站點A的站點B。因此，在使用位于站點B的振蕩器的頻率來校準或調準其它測量儀器的情況下，需要以從國家計量院發(fā)出的校準證書(任何形式的證書，包括已郵寄的文件或通過通信網絡發(fā)送的電子轉化的數(shù)據)為基礎來工作。由于為了收到校準證書通常需要幾天到幾周，因此該系統(tǒng)具有這種校準或調準不能實時執(zhí)行的缺點。
另一方面，在文獻2中公開的振蕩器中，可實時獲得與由GPS衛(wèi)星提供的精確頻率相等的頻率。然而，因為在從GPS獲得的頻率與由國家計量院的標準振蕩器提供的頻率之間存在偏差，并且沒有測量其標度，所以不能保證其跟蹤能力。為了保證其跟蹤能力，必須或者執(zhí)行與文獻1中公開的方法相類似的方法，或者執(zhí)行把振蕩器運送(或運輸)到國家計量院。
如上面所述，傳統(tǒng)振蕩器具有不能使其自身的頻率與位于遠程站點的標準振蕩器的頻率實時同步的缺點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一個裝置和一個系統(tǒng)，兩者都能使遠離標準實驗室的標準振蕩器位置的振蕩器的頻率與標準振蕩器的頻率實時同步。
為了達到以上目的，按照本發(fā)明的第一個方面，所述振蕩控制裝置用來控制位于遠離具有高精度標準振蕩器的預定標準實驗室的遠程站點的振蕩器的頻率，該振蕩控制裝置包含信號處理部分，用來產生與無線電信號同步的頻率信號，所述無線電信號其通信規(guī)范向公眾公開并且所述無線電信號從預定站點發(fā)射且可在多個站點被接收，
比較部分，用來比較由信號處理部分產生的頻率信號的頻率和從要被控制的振蕩器輸出的振蕩信號的頻率，獲取部分，用來通過通信網絡獲得比較結果，該比較結果通過對標準實驗室擁有的標準振蕩器的頻率與無線電信號的頻率進行比較而獲得。
計算部分，用來根據由獲取部分獲得的比較結果和由比較部分得到的比較結果來計算要被控制的振蕩器的頻率與標準振蕩器的頻率之間的偏差，以及控制部分，用來根據由計算部分計算出的偏差來控制要被控制的振蕩器的頻率。
優(yōu)選的是，控制部分控制振蕩器的頻率以使偏差為零。
無線電信號可以是從定位衛(wèi)星發(fā)射的信號并且信號處理部分可產生與包含在無線電信號中的定位信號同步的頻率信號。
優(yōu)選的是，定位衛(wèi)星是GPS衛(wèi)星，并且信號處理部分產生與GPS時間同步的頻率信號。
該無線電信號可以是包含時間信息的標準無線電波，并且信號處理部分可產生與包含在該無線電信號中的時間信號同步的頻率信號。
該無線電信號可以是其通信規(guī)范向公眾公開的信號，并且信號處理部分可產生與包含在該無線電信號中且同步于發(fā)射機的參考頻率的信號同步的頻率信號。
標準實驗室可以是國家計量院。
按照本發(fā)明的第二個方面，所述同步系統(tǒng)用來通過利用如上所述的振蕩控制裝置來使位于遠離標準實驗室的站點的振蕩器的頻率與由標準實驗室擁有的標準振蕩器的頻率同步，其中所述標準實驗室包含產生部分，用來根據無線電信號產生與該無線電信號同步的頻率信號，頻率比較部分，用來比較該無線電信號的頻率和從標準振蕩器輸出的振蕩信號的頻率，存儲部分，用來存儲由頻率比較部分獲得的比較結果數(shù)據，發(fā)送部分，用來響應于從振蕩控制裝置到存儲部分的訪問來把存儲在存儲部分中的比較結果數(shù)據通過通信網絡發(fā)送到振蕩控制裝置。
根據本發(fā)明，遠離標準實驗室的標準振蕩器位置的振蕩器的頻率可與該標準振蕩器的頻率實時同步。
特別的是，由于標準實驗室是國家計量院，所以可以通過獲得與國家標準實時同步的頻率來保證跟國家標準的跟蹤能力。因此，有可能增加振蕩器的控制和操作的便利性。


從下文中所給出的詳細描述和僅以圖解方式給出的附圖將更加充分地理解本發(fā)明，并因此不會作為本發(fā)明范圍界限的定義，并且其中圖1是示出根據本發(fā)明的實施例的示意方框圖，示出了根據本發(fā)明實施例的同步系統(tǒng)配置、構成國家計量院的同步系統(tǒng)的內部配置以及遠離國家計量院的振蕩器的主要部分的配置；圖2是示出可控制現(xiàn)有振蕩器頻率的振蕩控制裝置的主要部分的配置的示意方框圖；以及圖3是示出傳統(tǒng)振蕩器主要部分的配置的示意方框圖。
具體實施例方式
參照這里所附的圖，在下文中將聯(lián)系首選實施例來描述本發(fā)明。
在該實施例的說明中，國家計量院被用作標準實驗室，其擁有并操縱高精度標準振蕩器且該國家標準振蕩器被用作標準振蕩器。在下文中，“高精度標準振蕩器”表示一種振蕩器，其具有作為由其它較低標準實驗室或使用者使用的那些振蕩器的標準的精度。同樣，為了解釋本實施例，從GPS衛(wèi)星發(fā)射出的GPS(全球定位系統(tǒng))信號被用作“從預定點(站點)發(fā)射且可在多個點(站點)被接收的無線電信號”。
圖1示出根據本發(fā)明實施例的同步系統(tǒng)100的配置。如圖1所示，同步系統(tǒng)100由GPS衛(wèi)星1、國家計量院2和遠離國家計量院的振蕩器3組成。國家計量院和振蕩器3通過例如互聯(lián)網的通信網絡N連接。
各種振蕩器可被用作適合本實施例的振蕩器3，所述各種振蕩器包括高精度振蕩器，其通常被用在制造企業(yè)或校準實驗室的測量標準部門或測量管理部門；頻率振蕩器，比如結合到計數(shù)器或函數(shù)發(fā)生器中的晶體振蕩器；或是作為時鐘的振蕩源的頻率振蕩器。
如圖1所示，國家計量院2包含GPS接收天線20、信號處理部分21、國家標準振蕩器22、頻率比較部分23和數(shù)據服務器24。順便地說，信號處理部分21對應于根據本發(fā)明的產生部分。在下文中將說明構成國家計量院2的各部分的運作。
接收天線20接收來自GPS衛(wèi)星的GPS信號并把GPS信號輸出到信號處理部分21。信號處理部分21產生具有同步于GPS時間的頻率fg的信號(頻率信號)，該信號被輸出到頻率比較部分23。在頻率比較部分23，通過對從信號處理部分21輸出的信號的頻率fg，即同步于GPS時間的頻率fg，與從國家標準振蕩器22輸出的振蕩信號的頻率fa進行比較來計算(fa-fg)。該比較結果或數(shù)據(fa-fg)被輸出到數(shù)據服務器24。該數(shù)據存儲在結合到數(shù)據服務器24中的存儲部分(未示出)中。當振蕩器3通過通信網絡N訪問數(shù)據服務器24時，存儲在存儲部分中的比較結果或數(shù)據(fa-fg)將通過數(shù)據服務器24的發(fā)送部分(未示出)被發(fā)送到振蕩器3。
如圖1所示，振蕩器3包含GPS天線30、信號處理部分31、頻率比較部分32、偏差計算部分33、數(shù)據發(fā)送/接收部分34、頻率控制部分35和頻率振蕩部分36。根據本發(fā)明的振蕩控制裝置由除了振蕩器3的頻率振蕩器36以外的振蕩器3的其他構成部分構成。頻率比較部分32對應于根據本發(fā)明的比較部分，偏差計算部分33對應于根據本發(fā)明的計算部分，并且數(shù)據發(fā)送/接收部分34對應于根據本發(fā)明的獲取部分，頻率控制部分35對應于根據本發(fā)明的控制部分。
在當對國家標準振蕩器22的頻率和GPS信號的頻率執(zhí)行比較處理即刻的同時，振蕩器3將對同一GPS信號執(zhí)行如下處理。針對何時應當進行頻率比較處理以及應當比較哪一個衛(wèi)星信號的進度安排由國際計量局(BIPM)預先確定。因此，按照由BIPM確定的進度安排來進行本實施例中的頻率比較處理。該進度安排數(shù)據存儲在國家計量院2的進度安排存儲部分(未示出)和振蕩器3的進度安排存儲部分(未示出)中，并且根據存儲在進度安排存儲部分中的進度安排進行對頻率的比較處理。
接收天線30接收來自GPS衛(wèi)星的GPS信號并把GPS信號輸出到信號處理部分31。信號處理部分31產生具有同步于GPS時間的頻率fg的信號(頻率信號)，該信號被輸出到頻率比較部分32。在頻率比較部分32，從頻率振蕩部分36輸出的振蕩信號(振蕩器3的振蕩信號)的頻率fb與同步于GPS時間的頻率fg相互比較，并且計算出(fb-fg)。該比較結果或數(shù)據(fb-fg)被輸出到偏差計算部分33。
數(shù)據發(fā)送/接收部分34通過通信網絡N訪問國家計量院2的數(shù)據服務器24，下載當在振蕩器3中執(zhí)行比較處理即刻的同時所獲得的比較結果或數(shù)據(fa-fg)，以把該數(shù)據輸出到偏差計算部分33。
在偏差計算部分33中，根據從頻率比較部分32輸入的比較結果(fb-fg)和從國家計量院2下載的比較結果(fa-fg)來計算在來自頻率振蕩部分36的振蕩信號的頻率fb與國家標準振蕩器22的頻率fa之間的偏差{(fb-fg)-(fa-fg)}＝(fb-fa)。計算出的偏差數(shù)據(fb-fa)被輸出到頻率控制部分35。
頻率控制部分35調準(即，控制)頻率振蕩部分36的頻率以使從偏差計算部分33輸入的偏差(fb-fa)為零。
經上述操作，振蕩器3的振蕩信號的頻率fb同步于國家標準振蕩器22的頻率，并且因此振蕩器3會具有與國家標準的那些值和精度相對應的值和精度。
如上面所描述，根據這里實施的同步系統(tǒng)100，有可能使位于遠離標準振蕩器位置的站點的振蕩器的頻率與標準振蕩器的頻率實時同步。特別的是，由于國家計量院2被選作標準實驗室，因此有可能獲得與國家標準振蕩器22的輸出頻率實時同步的頻率。相應地，傳統(tǒng)遠程校準系統(tǒng)不能實現(xiàn)的該振蕩器的實時調準成為可能，并且結合了GPS接收功能的傳統(tǒng)振蕩器同樣不能實現(xiàn)的對跟蹤能力保證也成為可能。這樣，由于根據本發(fā)明的同步系統(tǒng)可實時地保證等同于國家標準精度的精度以及跟蹤能力，因此將增加振蕩器3的控制和操作的便利性。
應當注意聯(lián)系首選實施例所做的以上描述可更改或變化而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。
例如，在以上描述的實施例中，當GPS信號作為“其通信規(guī)范向公眾公開且可在多個站點被接收的無線電信號”的一個實例被采用時，該無線電信號不局限于GPS信號，并且可使用其它信號。經接收來自定位衛(wèi)星(比如伽利略衛(wèi)星)的無線電信號，有可能產生與在信號處理部分21和31中的定位信號同步的頻率信號。經接收包含了時間信息(例如JJY等)的標準無線電信號，也有可能產生與在信號處理部分21和31中的無線電信號所包含的時間信號同步的頻率信號。
另外，作為無線電信號，可使用其通信規(guī)范向公眾公開的無線電信號(自然，公眾已知從該發(fā)射機發(fā)射的信號的頻率)。例如，如果向公眾公開了負荷該無線電信號的通信規(guī)范的信息，比如“該無線電信號包含脈沖信號并且該脈沖信號的頻率是在發(fā)射該無線電信號的發(fā)射機中提供的參考振蕩器的頻率(參考頻率)的十六分之一(1/16)”，那么接收方有可能經檢測該脈沖信號并對該脈沖信號頻率乘以16來獲得發(fā)射機的參考信號。在此情況下，在信號處理部分21和31產生了與包含于該無線電信號的脈沖信號(同步于該無線電信號)同步的頻率信號。
另外，在如圖1所示的上述實施例中，當振蕩器3被作為頻率振蕩部分36與用來控制該頻率振蕩部分的輸出頻率的部分的結合被示出時，有可能通過使現(xiàn)有振蕩器5可連接到用來控制振蕩器5的輸出頻率的振蕩控制裝置4來布置振蕩器，如圖2所示。
如圖2所示，振蕩控制裝置4包含GPS接收天線40、信號處理部分41、頻率比較部分42、偏差計算部分43、數(shù)據發(fā)送/接收部分44和頻率控制部分45。各部分的功能等同于在圖1中所示部分即GPS接收天線30、信號處理部分31、頻率比較部分32、偏差計算部分33，數(shù)據發(fā)送/接收部分34和頻率控制部分35的功能。
用來輸入從振蕩器5的頻率振蕩部分50輸出的振蕩信號的振蕩信號輸入終端t1被連接到頻率比較部分42。用來把控制信號輸出到振蕩器5的控制信號輸出終端t2被連接到頻率控制部分45。用來通過通信網絡N從國家計量院2獲得比較結果(fa-fg)的比較數(shù)據輸入終端t5被連接到數(shù)據發(fā)送/接收部分44。用來把振蕩信號輸出到振蕩控制裝置4的振蕩信號輸出終端t3以及用來輸入來自振蕩控制裝置4的控制信號的控制信號輸入終端t4被連接到振蕩器5的頻率振蕩部分50。振蕩控制裝置4例如是卡片型裝置并且可以通過終端t1到t4被可連接地插入到振蕩器5的主體中。按如上描述的這種配置，若有需要，該振蕩器的使用者則可選擇振蕩器5的頻率是否必須與在遠離振蕩器5所處地方的位置上的標準振蕩器的輸出頻率同步。如果需要使振蕩器5的頻率與處在遠程站點的標準振蕩器的頻率同步，那么通過把比較結果輸入終端t5連接到通信網絡N將獲得比較結果(fa-fg)。
在使用了振蕩控制裝置4和現(xiàn)有振蕩器5的系統(tǒng)中，如圖1或圖2所示，如果需要，則有可能通過把數(shù)據(fb-fg)(即，在振蕩器5的頻率fb與同步于GPS時間的頻率fg之間的差)從數(shù)據發(fā)送/接收部分44發(fā)送到標準實驗室來從標準實驗室獲得校準證書。在此情況下，如果國家計量院被選作標準實驗室，那么該系統(tǒng)可同步于國家標準振蕩器并且可從國家計量院獲得校準證書，從而可實現(xiàn)根據國家標準的跟蹤能力的校驗。
權利要求
1.一種振蕩控制裝置，其用來控制位于遠離具有高精度標準振蕩器的預定標準實驗室的遠程站點的振蕩器的頻率，該振蕩控制裝置包含信號處理部分，用來產生同步于無線電信號的頻率信號，所述無線電信號其通信規(guī)范向公眾公開并且從預定站點發(fā)射且可在多個站點被接收，比較部分，用來比較由所述信號處理部分產生的頻率信號的頻率和從要被控制的振蕩器輸出的振蕩信號的頻率，獲取部分，用來通過通信網絡獲取比較結果，所述比較結果通過比較標準實驗室擁有的標準振蕩器的頻率和無線電信號的頻率而獲得，計算部分，用來根據由所述獲取部分獲得的比較結果和由所述比較部分得到的比較結果來計算在要被控制的振蕩器的頻率和標準振蕩器的頻率之間的偏差，以及控制部分，用來根據由計算部分計算出的偏差來控制要被控制的振蕩器的頻率。
2.根據權利要求1的振蕩控制裝置，其中所述控制部分控制振蕩器的頻率以使偏差為零。
3.根據權利要求1的振蕩控制裝置，其中所述無線電信號是從定位衛(wèi)星發(fā)射的信號，并且所述信號處理部分產生與包含在所述無線電信號中的定位信號同步的頻率信號。
4.根據權利要求3的振蕩控制裝置，其中所述定位衛(wèi)星是GPS衛(wèi)星，并且所述信號處理部分產生與GPS時間同步的頻率信號。
5.根據權利要求1的振蕩控制裝置，所述無線電信號是包含時間信息的標準無線電波，并且所述信號處理部分產生與包含在所述無線電信號中的時間信號同步的頻率信號。
6.根據權利要求1的振蕩控制裝置，其中所述無線電信號是其通信規(guī)范向公眾公開的信號，并且所述信號處理部分產生與包含在所述無線電信號中且同步于發(fā)射機的參考頻率的信號同步的頻率信號。
7.根據權利要求1的振蕩控制裝置，其中所述標準實驗室是國家計量院。
8.一種同步系統(tǒng)，其用來通過利用如權利要求1-7的任何一個中所聲明的振蕩控制裝置來使得位于遠離標準實驗室所處地方的遠程站點的振蕩器的頻率與由標準實驗室擁有的標準振蕩器的頻率同步，其中所述標準實驗室包含產生部分，用來根據所述無線電信號產生與該無線電信號同步的頻率信號，頻率比較部分，用來比較該無線電信號的頻率和從標準振蕩器輸出的振蕩信號的頻率，存儲部分，用來存儲由所述頻率比較部分獲得的比較結果數(shù)據，發(fā)送部分，用來響應于從振蕩控制裝置到所述存儲部分的訪問來把存儲在所述存儲部分中的比較結果數(shù)據通過通信網絡發(fā)送給振蕩控制裝置。
全文摘要
一種振蕩控制裝置，其用來控制位于遠離具有標準振蕩器的標準實驗室的遠程站點的振蕩器的頻率。所述控制裝置包括比較部分，用來比較與由信號處理部分產生的無線電信號同步的頻率信號的頻率和從要被控制的振蕩器輸出的振蕩信號的頻率；獲取部分，用來通過通信網絡獲取比較結果，所述比較結果通過比較標準實驗室擁有的標準振蕩器的頻率和無線電信號的頻率而獲得；計算部分，用來根據要被控制的振蕩器的頻率和標準振蕩器的頻率之間的比較來計算它們之間的偏差；以及控制部分，用來根據計算出的偏差來控制要被控制的振蕩器的頻率。
文檔編號G01S5/02GK1945975SQ200610141079
公開日2007年4月11日 申請日期2006年9月29日 優(yōu)先權日2005年10月4日
發(fā)明者今江理人, 鈴山智也, 藤井靖久, 霞芳伸, 荻田英治, 川上敏明 申請人:獨立行政法人產業(yè)技術綜合研究所, 橫河電機株式會社