BPM短波授时信号模拟器的研制
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表 １ Ｂ 短波授时信号模拟器发播程序表
２ Ｐ Ｂ Ｍ短波授时信号模拟器的软件设计
该 Ｂ ｂ 短波授时信号模拟器的软件是 由 ｌｂ Ｕ和 ２Ｍ Ｕ协同完成的。ｌＭ Ｕ采用 ８Ｓ ２ Ｐｔ ｌ Ｐ Ｐ Ｐ ９５ 单片机 ，
分为 ４个 程序 段 ：主程 序 、Ｉ Ｔ Ｎ ０中断 、Ｔ ０中断 和 Ｔ 中 断 。２Ｍ Ｕ （ 采 用 ８Ｓ ２单 片机 ）完成 时延 计 ｌ Ｐ 也 ９５
（ ．北京跟踪与通信技术研究所 ，北京 １０ ９ ； １ ００ ４
２ ．中国科学 院国家授时中心 ，西安 ７ ０ ０ １６０）
摘要 ：介 绍 了 Ｂ Ｍ短 波授 时信 号模 拟 器的主要 功 能和工作 原理 ，阐述 了该模 拟器 的 系统组 成 、输 Ｐ 入 输 出及 软件 流程 该模 拟 器以 Ｇ Ｓ信 号作 为时 间源 ，以 １ Ｈ Ｐ ０Ｍ ｚ的 高稳 定恒 温 晶振作 为守时频
模拟器 以 Ｂ Ｍ 短波授 时 台 （ 于陕西蒲 城 ）为基准 点 ，根 据位 置 的变 化实 时 自动 修正 Ｂ Ｍ时号 的时延 ， Ｐ 位 Ｐ 以保 持输 出的模拟 授时 信号 与 Ｂ Ｍ 短波 授时 台所发播 的 Ｂ Ｍ 时号 同步 。该 Ｂ Ｍ 短 波授 时信号模 拟器发 Ｐ Ｐ Ｐ 播频率 和发播 程序 如表 １ 所示 。
１ ８
时间频率学报
总３ ３卷
路组成 ，并受 Ｂ Ｍ格式脉 冲同步控制与调制后输出 Ｂ Ｍ 模拟调制信号。 Ｐ Ｐ
Ｄ Ｓ载频合 成 单元 由 ２ＭＰ Ｄ Ｓ直 接数 字 频率 合成 器 （ 里 采用 Ｄ Ｓ芯 片 Ａ ９５ 和驱动 放 大 Ｄ 。 Ｕ、 Ｄ 这 Ｄ Ｄ ８ ２） 器 Ｃ Ｃ４９组 成 。Ｄ Ｓ芯 片 ＡＤ ８２受 ２ＭＰ 控 制 ，产生 ５ＭＨ ，１ Ｌ ４ Ｄ ９５ Ｕ ｚ ０ＭＨｚ １ ｚ的相位 连续 的 高 和 ５ＭＨ
２ ｓ ０ 时延与电波传播时延后 ，在 Ｂ Ｍ发播程序控制下产生 Ｂ Ｍ格式脉 冲。 ｍ Ｐ Ｐ
Ｂ Ｍ 格式 脉 冲产生 单元 是在 ｌＭＰ Ｐ Ｕ的 Ｉ ／ Ｏ接 口控 制下 由 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ电路 产生 １ ｓ和 ３０ｍｓ ０ｍ ０ 宽度 的脉 冲后输 出 Ｂ Ｍ格 式脉 冲 的 。 Ｐ 模拟 调 制信 号产 生单 元是 由 ２分 频链 （ Ｐ Ｄ电路 构成 的地址 发 生器 ） Ｐ ＢＭ ＣＬ 、 １ Ｈ 窄 脉 冲产生 器 （ Ｐ Ｄ 电路构 成 ） Ｈ 数字 正弦 波存 储器 （ Ｌ Ｓ 、Ｄ Ｃ数模 转换器 及 放大 电 ｚ ｋ ＣＬ 、ｌ ｚ ｋ Ｆ Ａ Ｈ） Ａ
具 有相 同的特征 ，并实 现精 确 的时 间同步 。
１１ Ｂ Ｍ短 波授 时 信 号模 拟 器 系统 设 计 ． Ｐ
Ｂ Ｍ短 波授 时信 号模 拟 器主要 由以下 部分 组成 ：Ｇ Ｓ单元 、人 机接 口单 元 、 标单 元 、Ｄ Ｓ载频单 Ｐ Ｐ 频 Ｄ 元 、Ｂ Ｍ 格 式 脉 冲产生单 元 、Ｂ Ｍ 模 拟调 制 信号 产生 单元 、Ｂ Ｍ 高 频 时号 幅度 调制单 元 、６路 射频 时 Ｐ Ｐ Ｐ 号隔离放 大输 出单 元 、模 拟调 制信 号监 听单 元和 电源管 理单元共 １ ０个部分 。模拟器 电路 总体框 图如 图 １
所示 。
ＧＳ Ｐ 天线
１ ６ 符 Ｘ１ ７
Ｌ ＣＤ显 示 屏
设置 键
确认 ／ 查看 键 人 机 接 口单 元
ＧＳ Ｐ 接收 单 元 ＧＳ Ｐ 数据
本 地 １Ｐ ｓ ｌ Ｍ Ｕ （ Ｐ Ｐ 微处 理 器 ）
１ ｏｏｋＨｚ
ｒ— ——
本 地 ｌ Ｐ 输 出 Ｓ Ｐ
率源 ，并在程序 控 制 下产 生载 频与调 制信 号 ，放 大输 出 ６ ＢＭ短 波模 拟信 号 。测试结 果表 明， 路 Ｐ
该模 拟 器的功 能与技 术指 标符合 ＢＭ短 波授 时信 号 的要 求 。 Ｐ
关 键 词 ： Ｂ Ｍ 时 系统 ； 短 波授 时； 时号模拟 器 Ｐ授
中图分 类号 ： Ｐ ７ １ １２ ． 文献标识 码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ７ － ６ ７ ２ １ ） １ ０ １ － ７ ６ ４ ０ ３ （０ ０ ０ － ０ ６ ０
频 标 单 元
系统 控 制 与管 理
Ｂ Ｍ格 式 脉 Ｐ 冲产生单元
Ｉ １ Ｐ／Ｐ Ｍ ＳＩ Ｐ Ｐ ｌ（ Ｐ 骑Ｈ Ｂ Ｍ）
短 波ｌ
时延 Ｉ
制息 信
ｌ …Ｂ， Ｓ Ｐ ‘ （Ｍ Ｐ ／
ＢＭ Ｐ 模拟调制 Ｉ ．音频放大 ｊ
ｔ嘛稳温振 ｝ 骛 。 恒晶 ｌ爵 Ｍ
收稿 日期 ：２ ０ — ８ ０ ０ ９ ０— ５ 作者简介 ：刘和平 ，男 ，研究 员 ，主要从事时频技术研究 与设备研制工作。
第１ 期
刘和平等 ：Ｂ Ｍ短波授 时信号模拟器的研制 Ｐ
ｌ ７
技术 、 ／ ＤＡ转换技术和高频无线 电技术设计 ， 达到了具有小型化和便携性特点的要求 。 利用 Ｇ Ｓ Ｐ 提供的 位置和时间信息 ，实时解算出信号路径传播时延 ，保证 了模拟器输出信号与真实的 Ｂ Ｍ 短波授时信号 Ｐ
电源管理单元 由两组独立的线性 电源组成。模拟 电源＋ ２ ／１ ／５ １ 一 ２Ｖ＋ Ｖ Ｖ与数字 电源＋ ２ ，５ １ ＋ Ｖ Ｖ独立
配 置 ，以 降低噪 声增 强抗 干 扰能 力 。
１ ＢＭ短波授时信号模拟器发播程序设计 ． ２ Ｐ
我国的 Ｂ Ｍ短波授时系统遵循一定的发播程序。为方便使用 ， Ｐ 本文所述的 Ｂ Ｍ短波授时信号模拟器 Ｐ 具有两种工作模式。模式 １ 为默认模式 ，按 Ｂ Ｍ发播程序输出 ５Ｍ ｚ １ Ｈ ／５Ｍ ｚ高频时号 ； Ｐ Ｈ ／ Ｍ ｚ １ Ｈ ０ 通过 人机接口切换还可工作在模式 ２ 连续发播 Ｂ Ｍ５ ｚ１ Ｈ ／ Ｈ 高频时号。该 Ｂ Ｍ短波授时信号 ， Ｐ ＭＨ ／ Ｍ ｚ １ Ｍ ｚ ０ ５ Ｐ
稳载频信号 ，Ｄ Ｓ Ｄ 芯片的时钟驱动信号 由 １ Ｈ 高稳晶振提供 。 Ｍ Ｕ 接收 ｌＭ Ｕ的载频定义字 ， ０Ｍ ｚ Ｐ Ｐ 计算出对应于 Ｄ Ｓ Ｄ 芯片的频率数据并控制输出当前设置的 Ｂ Ｍ载频频率 ，经 Ｃ Ｃ ４ 放大驱动输 出。 Ｐ Ｌ ９ ４ Ｂ Ｍ射频时号调制单元 由乘积调制器 Ｍ ４６ Ｐ Ｃ１９ 及外围电路完成。１ Ｈ ｚ的 Ｂ Ｍ模拟调制信号和相 ｋ Ｐ
的 １。 协调时整分信号是用 １ Ｈ 音频信号中的 ３０ Ｓ ｚ ｋ ０ 个周波调制其发射载频 以产生长度为 ３０ ０ 个周波的
授时信号 ， 其起点 （ 零相位 ） 为协调时的整分起点 ： Ｐ Ｂ Ｍ短波授时信号模拟器就是要产生并输 出这样的
信 号… 。 Ｂ Ｍ短 波授 时 信号 的 传播 信道 受 电离层 变 化 和太 阳活 动 的影 响较 大 ， Ｐ 尤其 在 日出 、１ ３落和 电离 层扰
的实用 价值 wenku.baidu.com
１ 系统 设 计
Ｂ Ｍ短波授时信号模拟器总体电路采用 Ｃ Ｌ ｃｍ ｌ ｏｒｍ ａｌｌ ｉｄｖ ｅ Ｐ Ｐ Ｄ（ｏ ｐ ｘ ｒｇ ｍ ｂｅｏ ｃ ｅｉ ，复杂可编程逻辑 ｅｐ ａ ｇ ｃ 器件 ） Ｌ Ｓ （ 、Ｆ Ａ Ｈ 一种快 闪存储器 ） 和单片机结构 ，应用 Ｄ Ｓ（ ｉ ｃ ｄ ｉｌ ｙｔ ｓ ，直接数字合成 ） Ｄ ｄ ｅｔ ｉ ｔ ｎｈ ｉ ｒ ｇａ ｓ ｅ ｓ
和 １ ｚ４种载 频 发播 标 准时 间 、标 准频率 信 号 ，覆盖 全 国陆 地 和近海 海 域 ，授 时精 度 为毫 秒 量级 。 ５ＭＨ 协 调 时秒信 号 是用 １ Ｈ 音 频信 号 中的 １ 个周 波 去调 制其 发射 载 频 以产 生长 度为 ｌ 个 周 波 的授时 信号 ， ｚ ｋ ０ ０ 其起点 （ 零相 位 ）为协 调 时的 秒起 点 。每 秒产 生 １ 这样 的 时号 ，两个 时号 起 始点 之 间 的间隔 为协 调时 个
Ｂ Ｍ短 波授 时是一 种 方便 而经 济 的授 时方 法 ， Ｐ 主要 针对 同步允 差 为毫 秒量 级 的应 用 ， 同时 可作 为某
些高精度无线 电授时方式 的粗 （ ）同步引导。 初 Ｂ Ｍ短波授时信号由中国科学院国家授时中心发播 ， Ｐ Ｐ Ｂ Ｍ短波授时台每天 以 ２ Ｈ ， Ｈ ，０ Ｈ ． Ｍ ｚ５ ｚ １ ｚ ５ Ｍ Ｍ
应 载 波分别 加 到调 制器 Ｍ ４ ６的输入 端 ，其输 出是 Ｂ ｂ 模 拟授 时信 号 ，经 Ｃ Ｃ４ ９驱 动放 大后 加 到 Ｃ １９ Ｐｌ Ｌ ６个 隔离 放大 器 的输入 端 。６路 Ｂ Ｍ射 频 时号 隔离 放大 器输 出单 元 均 由 Ｃ Ｃ４９构 成 ，Ｃ Ｃ４ ９具 有超 Ｐ Ｌ Ｌ ４ 宽 的频 带 ，极高 的输 入 阻抗 和很 低 的输 出 阻抗 ，保证 提 供高 品质 的 射频 信号 。 在 Ｂ Ｍ音 频 时号 监听 单元 中 ，Ｂ Ｍ 模 拟调 制信 号经 功率 放 大后 驱 动扬 声器 ，该单 元用 于 实时 监 听 Ｐ Ｐ 信 号 的发播 情况 。
１ Ｈ 高稳恒温晶振与频标单元将 １ Ｈ 晶振频率进行缓冲和 １ ０ ｚ Ｍ ０ ｚ Ｍ ０分频 ， 该分频链经 ｌ Ｐ （ Ｐ ） Ｓ Ｇ Ｓ Ｐ
同步后 产 生 ｌ ｚ ０ Ｈｚ 标 和 １ Ｐ 本 地 ） 电路 功能 由 Ｃ Ｌ ＭＨ ，１０ｋ 频 Ｓ（ Ｐ ，其 Ｐ Ｄ完成 。 系统 控制 与管 理单 元是 模拟 器 的核心伫 ‘ 单元 除 与人 机界 面交 换信 息外 ，在 被 Ｇ Ｓ同步 后 的本 。该 Ｐ 地 １Ｐ Ｓ启动 下产 生软 件 钟 。由 Ｇ Ｓ获得 的位 置信 息经 １ＭＰ Ｐ Ｐ Ｕ串 口发 送 给 ２ＭＰ Ｕ并 计 算 出电波 传播 的 时延 后再 回送 给 １Ｍ Ｕ。 ｌＭＰ Ｐ Ｕ利用 内部计 数器 对 １０ｋ 频 标计 数 ，处 理 Ｂ Ｍ 时号 的超 前秒 信号 的 ０ Ｈｚ Ｐ
总第 ３ ３卷 第 １ 期 ２１ ０ ０年 ６月
时 间 频 率 学 报
Ｊｕｎ ｌ ｆ ｉ ｎ ｒｑ ｅ ｃ ｏ ｒ ａ ｍｅａ ｄＦ ｅ ｕ ｎ ｙ ｏＴ
Ｖ Ｉ ３Ｎｏ １ ｏ． ． ３ Ｊｎ ， ０ ０ ｕ ｅ２ １
Ｂ Ｍ短 波授 时信 号模 拟 器 的研 制 Ｐ
刘和 平 ，王宏 远
Ｄ Ｓ 频合 成 单 元 Ｄ载
信 产 单 广 监 单 号 生 元 听 元
Ｂ Ｍ 拟 调 制 Ｐ模
Ｂ Ｍ射 频 时号 调 制 器 Ｐ
６路 射 频 时 号 输 出单 元
图 １ 模 拟 器 电 路 总 体 框 图
Ｇ Ｓ接 收单 元采 用美 国 Ｔｉｂｅ 司推 出 的 Ｃ ｐｒｉｕ Ｐ 收器 ， 供模 拟器 的时间／ 置参 考源 ， Ｐ ｒ ｌ公 ｍ ｏｅｎｃｓ Ｓ接 Ｇ 提 位 其 串 口输 出 的时 间／ 置 信息送 人 ｌＭＰ （ 处理 器 ） 位 Ｕ 微 ，输 出的 １ Ｐ Ｇ Ｓ） １ Ｐ 一 ｕｓ ｅ ｃｎ Ｓ（ Ｐ （ Ｓ １ ｌ ｐｒｅｏｄ） Ｐ Ｐ ｐ ｅ ｓ 用于 同步频 标单 元 。
动期间有时出现无法正常接收和使用 Ｂ Ｍ短波信号 的现象 ， Ｂ Ｍ接收设备的研发生产和时统系统的 Ｐ 给 Ｐ 测试造成不便 ， 因此我们研制了 Ｂ Ｍ短波授时信号模拟器 。 Ｐ 该模拟器提供 ６ ５Ｍ ｚ１ Ｈ 路 Ｈ 、０ ｚ和 １ Ｈ Ｍ ５ ｚ Ｍ 的 Ｂ Ｍ短波模拟授时信号 ， Ｐ 对于 Ｂ Ｍ定时设备研发 、 Ｐ 生产和调试以及时统系统 的测试和试验具有较高
算与 Ｄ Ｓ Ｄ 载频控制。
２１ １Ｍ Ｕ主 程 序 流程 ． Ｐ
１ＭＰ 主程序 完 成 系统初 始化 、串 口数据 查询 和按 键 管理 以及 Ｌ Ｄ显示 功 能 。系统 初始 化后 ，如 Ｕ Ｃ
２ Ｐ Ｂ Ｍ短波授时信号模拟器的软件设计
该 Ｂ ｂ 短波授时信号模拟器的软件是 由 ｌｂ Ｕ和 ２Ｍ Ｕ协同完成的。ｌＭ Ｕ采用 ８Ｓ ２ Ｐｔ ｌ Ｐ Ｐ Ｐ ９５ 单片机 ，
分为 ４个 程序 段 ：主程 序 、Ｉ Ｔ Ｎ ０中断 、Ｔ ０中断 和 Ｔ 中 断 。２Ｍ Ｕ （ 采 用 ８Ｓ ２单 片机 ）完成 时延 计 ｌ Ｐ 也 ９５
（ ．北京跟踪与通信技术研究所 ，北京 １０ ９ ； １ ００ ４
２ ．中国科学 院国家授时中心 ，西安 ７ ０ ０ １６０）
摘要 ：介 绍 了 Ｂ Ｍ短 波授 时信 号模 拟 器的主要 功 能和工作 原理 ，阐述 了该模 拟器 的 系统组 成 、输 Ｐ 入 输 出及 软件 流程 该模 拟 器以 Ｇ Ｓ信 号作 为时 间源 ，以 １ Ｈ Ｐ ０Ｍ ｚ的 高稳 定恒 温 晶振作 为守时频
模拟器 以 Ｂ Ｍ 短波授 时 台 （ 于陕西蒲 城 ）为基准 点 ，根 据位 置 的变 化实 时 自动 修正 Ｂ Ｍ时号 的时延 ， Ｐ 位 Ｐ 以保 持输 出的模拟 授时 信号 与 Ｂ Ｍ 短波 授时 台所发播 的 Ｂ Ｍ 时号 同步 。该 Ｂ Ｍ 短 波授 时信号模 拟器发 Ｐ Ｐ Ｐ 播频率 和发播 程序 如表 １ 所示 。
１ ８
时间频率学报
总３ ３卷
路组成 ，并受 Ｂ Ｍ格式脉 冲同步控制与调制后输出 Ｂ Ｍ 模拟调制信号。 Ｐ Ｐ
Ｄ Ｓ载频合 成 单元 由 ２ＭＰ Ｄ Ｓ直 接数 字 频率 合成 器 （ 里 采用 Ｄ Ｓ芯 片 Ａ ９５ 和驱动 放 大 Ｄ 。 Ｕ、 Ｄ 这 Ｄ Ｄ ８ ２） 器 Ｃ Ｃ４９组 成 。Ｄ Ｓ芯 片 ＡＤ ８２受 ２ＭＰ 控 制 ，产生 ５ＭＨ ，１ Ｌ ４ Ｄ ９５ Ｕ ｚ ０ＭＨｚ １ ｚ的相位 连续 的 高 和 ５ＭＨ
２ ｓ ０ 时延与电波传播时延后 ，在 Ｂ Ｍ发播程序控制下产生 Ｂ Ｍ格式脉 冲。 ｍ Ｐ Ｐ
Ｂ Ｍ 格式 脉 冲产生 单元 是在 ｌＭＰ Ｐ Ｕ的 Ｉ ／ Ｏ接 口控 制下 由 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ电路 产生 １ ｓ和 ３０ｍｓ ０ｍ ０ 宽度 的脉 冲后输 出 Ｂ Ｍ格 式脉 冲 的 。 Ｐ 模拟 调 制信 号产 生单 元是 由 ２分 频链 （ Ｐ Ｄ电路 构成 的地址 发 生器 ） Ｐ ＢＭ ＣＬ 、 １ Ｈ 窄 脉 冲产生 器 （ Ｐ Ｄ 电路构 成 ） Ｈ 数字 正弦 波存 储器 （ Ｌ Ｓ 、Ｄ Ｃ数模 转换器 及 放大 电 ｚ ｋ ＣＬ 、ｌ ｚ ｋ Ｆ Ａ Ｈ） Ａ
具 有相 同的特征 ，并实 现精 确 的时 间同步 。
１１ Ｂ Ｍ短 波授 时 信 号模 拟 器 系统 设 计 ． Ｐ
Ｂ Ｍ短 波授 时信 号模 拟 器主要 由以下 部分 组成 ：Ｇ Ｓ单元 、人 机接 口单 元 、 标单 元 、Ｄ Ｓ载频单 Ｐ Ｐ 频 Ｄ 元 、Ｂ Ｍ 格 式 脉 冲产生单 元 、Ｂ Ｍ 模 拟调 制 信号 产生 单元 、Ｂ Ｍ 高 频 时号 幅度 调制单 元 、６路 射频 时 Ｐ Ｐ Ｐ 号隔离放 大输 出单 元 、模 拟调 制信 号监 听单 元和 电源管 理单元共 １ ０个部分 。模拟器 电路 总体框 图如 图 １
所示 。
ＧＳ Ｐ 天线
１ ６ 符 Ｘ１ ７
Ｌ ＣＤ显 示 屏
设置 键
确认 ／ 查看 键 人 机 接 口单 元
ＧＳ Ｐ 接收 单 元 ＧＳ Ｐ 数据
本 地 １Ｐ ｓ ｌ Ｍ Ｕ （ Ｐ Ｐ 微处 理 器 ）
１ ｏｏｋＨｚ
ｒ— ——
本 地 ｌ Ｐ 输 出 Ｓ Ｐ
率源 ，并在程序 控 制 下产 生载 频与调 制信 号 ，放 大输 出 ６ ＢＭ短 波模 拟信 号 。测试结 果表 明， 路 Ｐ
该模 拟 器的功 能与技 术指 标符合 ＢＭ短 波授 时信 号 的要 求 。 Ｐ
关 键 词 ： Ｂ Ｍ 时 系统 ； 短 波授 时； 时号模拟 器 Ｐ授
中图分 类号 ： Ｐ ７ １ １２ ． 文献标识 码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ７ － ６ ７ ２ １ ） １ ０ １ － ７ ６ ４ ０ ３ （０ ０ ０ － ０ ６ ０
频 标 单 元
系统 控 制 与管 理
Ｂ Ｍ格 式 脉 Ｐ 冲产生单元
Ｉ １ Ｐ／Ｐ Ｍ ＳＩ Ｐ Ｐ ｌ（ Ｐ 骑Ｈ Ｂ Ｍ）
短 波ｌ
时延 Ｉ
制息 信
ｌ …Ｂ， Ｓ Ｐ ‘ （Ｍ Ｐ ／
ＢＭ Ｐ 模拟调制 Ｉ ．音频放大 ｊ
ｔ嘛稳温振 ｝ 骛 。 恒晶 ｌ爵 Ｍ
收稿 日期 ：２ ０ — ８ ０ ０ ９ ０— ５ 作者简介 ：刘和平 ，男 ，研究 员 ，主要从事时频技术研究 与设备研制工作。
第１ 期
刘和平等 ：Ｂ Ｍ短波授 时信号模拟器的研制 Ｐ
ｌ ７
技术 、 ／ ＤＡ转换技术和高频无线 电技术设计 ， 达到了具有小型化和便携性特点的要求 。 利用 Ｇ Ｓ Ｐ 提供的 位置和时间信息 ，实时解算出信号路径传播时延 ，保证 了模拟器输出信号与真实的 Ｂ Ｍ 短波授时信号 Ｐ
电源管理单元 由两组独立的线性 电源组成。模拟 电源＋ ２ ／１ ／５ １ 一 ２Ｖ＋ Ｖ Ｖ与数字 电源＋ ２ ，５ １ ＋ Ｖ Ｖ独立
配 置 ，以 降低噪 声增 强抗 干 扰能 力 。
１ ＢＭ短波授时信号模拟器发播程序设计 ． ２ Ｐ
我国的 Ｂ Ｍ短波授时系统遵循一定的发播程序。为方便使用 ， Ｐ 本文所述的 Ｂ Ｍ短波授时信号模拟器 Ｐ 具有两种工作模式。模式 １ 为默认模式 ，按 Ｂ Ｍ发播程序输出 ５Ｍ ｚ １ Ｈ ／５Ｍ ｚ高频时号 ； Ｐ Ｈ ／ Ｍ ｚ １ Ｈ ０ 通过 人机接口切换还可工作在模式 ２ 连续发播 Ｂ Ｍ５ ｚ１ Ｈ ／ Ｈ 高频时号。该 Ｂ Ｍ短波授时信号 ， Ｐ ＭＨ ／ Ｍ ｚ １ Ｍ ｚ ０ ５ Ｐ
稳载频信号 ，Ｄ Ｓ Ｄ 芯片的时钟驱动信号 由 １ Ｈ 高稳晶振提供 。 Ｍ Ｕ 接收 ｌＭ Ｕ的载频定义字 ， ０Ｍ ｚ Ｐ Ｐ 计算出对应于 Ｄ Ｓ Ｄ 芯片的频率数据并控制输出当前设置的 Ｂ Ｍ载频频率 ，经 Ｃ Ｃ ４ 放大驱动输 出。 Ｐ Ｌ ９ ４ Ｂ Ｍ射频时号调制单元 由乘积调制器 Ｍ ４６ Ｐ Ｃ１９ 及外围电路完成。１ Ｈ ｚ的 Ｂ Ｍ模拟调制信号和相 ｋ Ｐ
的 １。 协调时整分信号是用 １ Ｈ 音频信号中的 ３０ Ｓ ｚ ｋ ０ 个周波调制其发射载频 以产生长度为 ３０ ０ 个周波的
授时信号 ， 其起点 （ 零相位 ） 为协调时的整分起点 ： Ｐ Ｂ Ｍ短波授时信号模拟器就是要产生并输 出这样的
信 号… 。 Ｂ Ｍ短 波授 时 信号 的 传播 信道 受 电离层 变 化 和太 阳活 动 的影 响较 大 ， Ｐ 尤其 在 日出 、１ ３落和 电离 层扰
的实用 价值 wenku.baidu.com
１ 系统 设 计
Ｂ Ｍ短波授时信号模拟器总体电路采用 Ｃ Ｌ ｃｍ ｌ ｏｒｍ ａｌｌ ｉｄｖ ｅ Ｐ Ｐ Ｄ（ｏ ｐ ｘ ｒｇ ｍ ｂｅｏ ｃ ｅｉ ，复杂可编程逻辑 ｅｐ ａ ｇ ｃ 器件 ） Ｌ Ｓ （ 、Ｆ Ａ Ｈ 一种快 闪存储器 ） 和单片机结构 ，应用 Ｄ Ｓ（ ｉ ｃ ｄ ｉｌ ｙｔ ｓ ，直接数字合成 ） Ｄ ｄ ｅｔ ｉ ｔ ｎｈ ｉ ｒ ｇａ ｓ ｅ ｓ
和 １ ｚ４种载 频 发播 标 准时 间 、标 准频率 信 号 ，覆盖 全 国陆 地 和近海 海 域 ，授 时精 度 为毫 秒 量级 。 ５ＭＨ 协 调 时秒信 号 是用 １ Ｈ 音 频信 号 中的 １ 个周 波 去调 制其 发射 载 频 以产 生长 度为 ｌ 个 周 波 的授时 信号 ， ｚ ｋ ０ ０ 其起点 （ 零相 位 ）为协 调 时的 秒起 点 。每 秒产 生 １ 这样 的 时号 ，两个 时号 起 始点 之 间 的间隔 为协 调时 个
Ｂ Ｍ短 波授 时是一 种 方便 而经 济 的授 时方 法 ， Ｐ 主要 针对 同步允 差 为毫 秒量 级 的应 用 ， 同时 可作 为某
些高精度无线 电授时方式 的粗 （ ）同步引导。 初 Ｂ Ｍ短波授时信号由中国科学院国家授时中心发播 ， Ｐ Ｐ Ｂ Ｍ短波授时台每天 以 ２ Ｈ ， Ｈ ，０ Ｈ ． Ｍ ｚ５ ｚ １ ｚ ５ Ｍ Ｍ
应 载 波分别 加 到调 制器 Ｍ ４ ６的输入 端 ，其输 出是 Ｂ ｂ 模 拟授 时信 号 ，经 Ｃ Ｃ４ ９驱 动放 大后 加 到 Ｃ １９ Ｐｌ Ｌ ６个 隔离 放大 器 的输入 端 。６路 Ｂ Ｍ射 频 时号 隔离 放大 器输 出单 元 均 由 Ｃ Ｃ４９构 成 ，Ｃ Ｃ４ ９具 有超 Ｐ Ｌ Ｌ ４ 宽 的频 带 ，极高 的输 入 阻抗 和很 低 的输 出 阻抗 ，保证 提 供高 品质 的 射频 信号 。 在 Ｂ Ｍ音 频 时号 监听 单元 中 ，Ｂ Ｍ 模 拟调 制信 号经 功率 放 大后 驱 动扬 声器 ，该单 元用 于 实时 监 听 Ｐ Ｐ 信 号 的发播 情况 。
１ Ｈ 高稳恒温晶振与频标单元将 １ Ｈ 晶振频率进行缓冲和 １ ０ ｚ Ｍ ０ ｚ Ｍ ０分频 ， 该分频链经 ｌ Ｐ （ Ｐ ） Ｓ Ｇ Ｓ Ｐ
同步后 产 生 ｌ ｚ ０ Ｈｚ 标 和 １ Ｐ 本 地 ） 电路 功能 由 Ｃ Ｌ ＭＨ ，１０ｋ 频 Ｓ（ Ｐ ，其 Ｐ Ｄ完成 。 系统 控制 与管 理单 元是 模拟 器 的核心伫 ‘ 单元 除 与人 机界 面交 换信 息外 ，在 被 Ｇ Ｓ同步 后 的本 。该 Ｐ 地 １Ｐ Ｓ启动 下产 生软 件 钟 。由 Ｇ Ｓ获得 的位 置信 息经 １ＭＰ Ｐ Ｐ Ｕ串 口发 送 给 ２ＭＰ Ｕ并 计 算 出电波 传播 的 时延 后再 回送 给 １Ｍ Ｕ。 ｌＭＰ Ｐ Ｕ利用 内部计 数器 对 １０ｋ 频 标计 数 ，处 理 Ｂ Ｍ 时号 的超 前秒 信号 的 ０ Ｈｚ Ｐ
总第 ３ ３卷 第 １ 期 ２１ ０ ０年 ６月
时 间 频 率 学 报
Ｊｕｎ ｌ ｆ ｉ ｎ ｒｑ ｅ ｃ ｏ ｒ ａ ｍｅａ ｄＦ ｅ ｕ ｎ ｙ ｏＴ
Ｖ Ｉ ３Ｎｏ １ ｏ． ． ３ Ｊｎ ， ０ ０ ｕ ｅ２ １
Ｂ Ｍ短 波授 时信 号模 拟 器 的研 制 Ｐ
刘和 平 ，王宏 远
Ｄ Ｓ 频合 成 单 元 Ｄ载
信 产 单 广 监 单 号 生 元 听 元
Ｂ Ｍ 拟 调 制 Ｐ模
Ｂ Ｍ射 频 时号 调 制 器 Ｐ
６路 射 频 时 号 输 出单 元
图 １ 模 拟 器 电 路 总 体 框 图
Ｇ Ｓ接 收单 元采 用美 国 Ｔｉｂｅ 司推 出 的 Ｃ ｐｒｉｕ Ｐ 收器 ， 供模 拟器 的时间／ 置参 考源 ， Ｐ ｒ ｌ公 ｍ ｏｅｎｃｓ Ｓ接 Ｇ 提 位 其 串 口输 出 的时 间／ 置 信息送 人 ｌＭＰ （ 处理 器 ） 位 Ｕ 微 ，输 出的 １ Ｐ Ｇ Ｓ） １ Ｐ 一 ｕｓ ｅ ｃｎ Ｓ（ Ｐ （ Ｓ １ ｌ ｐｒｅｏｄ） Ｐ Ｐ ｐ ｅ ｓ 用于 同步频 标单 元 。
动期间有时出现无法正常接收和使用 Ｂ Ｍ短波信号 的现象 ， Ｂ Ｍ接收设备的研发生产和时统系统的 Ｐ 给 Ｐ 测试造成不便 ， 因此我们研制了 Ｂ Ｍ短波授时信号模拟器 。 Ｐ 该模拟器提供 ６ ５Ｍ ｚ１ Ｈ 路 Ｈ 、０ ｚ和 １ Ｈ Ｍ ５ ｚ Ｍ 的 Ｂ Ｍ短波模拟授时信号 ， Ｐ 对于 Ｂ Ｍ定时设备研发 、 Ｐ 生产和调试以及时统系统 的测试和试验具有较高
算与 Ｄ Ｓ Ｄ 载频控制。
２１ １Ｍ Ｕ主 程 序 流程 ． Ｐ
１ＭＰ 主程序 完 成 系统初 始化 、串 口数据 查询 和按 键 管理 以及 Ｌ Ｄ显示 功 能 。系统 初始 化后 ，如 Ｕ Ｃ