HJ5418-CPCIGPS铷原子钟技术说明书

HJ5418CPCIGPS铷原子钟技术说明书北京泰福特电子科技有限公司2008年5月HJ5418GPS铷原子钟技术说明书北京寒江泰福电子技术研究所WWWHJTFCOMCNHJTF263NET电话/传真01066359539目录1概述12技术指标23外观与接口44串口通信协议55安装和使用86一般性故障诊断10HJ5418CPCIGPS铷原子钟技术说明书1北京泰福特电子科技有限公司WWWGPSTIMECOMCNINFOGPSTIMECOMCN电话010648455731概述HJ5418CPCI是泰福特电子研制的一款高精度、高可靠性同步时钟产品。该时钟将高稳定性铷振荡器与GPS高精度授时、测频及时间同步技术有机的结合在一起，使铷振荡器输出频率驯服同步于GPS卫星铯原子钟信号上，提高了频率信号的长期稳定性和准确度，能够提供铯钟量级的高精度时间频率标准，是通信广电等部门替代铯钟的高性价比产品。HJ5418CPCIGPS铷原子钟技术说明书2北京泰福特电子科技有限公司WWWGPSTIMECOMCNINFOGPSTIMECOMCN电话01064845573HJ5418CPCI同步于GPS输出的UTC时间，同时能够克服GPS接收机秒脉冲信号跳变带来的影响，是真正复现的“UTC时间基准”。当GPS失锁或出现异常不可用时，系统能够智能判别，切换到铷钟进行守时，继续提供高可靠性的时间频率信号。HJ5418CPCI溯源同步到GPS卫星铯原子钟上，输出频率几乎没有漂移，所以不需送上级计量部门进行周期校准，性能接近铯钟，但却远远低于铯钟的价格，而且不存在铯钟那样铯束管寿命短需要高成本更换的问题。HJ5418CPCI非常适合应用于SDH数字同步网的1，2级节点时钟，为国防、电力、电信、广电、时统、计量校准、雷达设备等提供高精度的时间和频率基准。2技术指标输入信息触发输入SMA，1路，正脉冲触发，触发后通过RS232输出触发时刻准确时间，时间准确度小于100NS，TTL标准GPS_ANTSMA，1路，抗雷电，用于连接GPS天线。输出信息10MHZ正弦波接口SMA接口，3路（正面板1路，背面板2路），50输出幅度7DBM准确度11012（24小时平均准确度）开机48小时以后，GPS锁定状态51012（断开GPS且温度变化小于5，24小时内平均准确度）开机特性（GPS锁定状态）加电5分钟5E10加电4小时1E11加电12小时后5E12稳定度61010/1MS11010/10MS61011/100MS11011/1S51012/10S31012/100S11012/日（GPS锁定）相位噪声90DBC/HZ10HZ130DBC/HZ100HZ140DBC/HZ1KHZ160DBC/HZ10KHZ失真HJ5418CPCIGPS铷原子钟技术说明书3北京泰福特电子科技有限公司WWWGPSTIMECOMCNINFOGPSTIMECOMCN电话01064845573谐波50DBC非谐波100DBCTOD信号DB9接口，RS232电平，1路，1152008N1读取当前GPS状态、铷钟状态、时间及位置信息、设定触发输出时刻、读取触发输入时刻（详见通信协议）指示灯显示电源、状态（GPS、铷锁、保持）工作模式GPS驯服、保持；2种工作方式自动切换GPS接收机接收频率L1波段，C/A码，12通道定位精度优于15M（1）定时精度优于20NS（1）捕获时间30VDCDECREASESUPPLYVOLTAGEBIT224FORHEATERS30VDCDECREASESUPPLYVOLTAGEBIT4LAMPLIGHTLEVELTOOLOWWAITCHECKSD2SETTINGBIT5LAMPLIGHTLEVELTOOHIGHCHECKSD2SETTINGBIT6GATEVOLTAGETOOLOWWAITCHECKSD2SETTINGBIT7GATEVOLTAGETOOHIGHCHECKSD2SETTINGST2RFSYNTHESIZERST2BITCONDITIONWHICHSETSBITCORRECTIVEACTIONBIT0RFSYNTHESIZERPLLUNLOCKEDQUERYSPVERIFYVALUESBIT1RFCRYSTALVARACTORTOOLOWQUERYSPVERIFYVALUESBIT2RFCRYSTALVARACTORTOOHIGHQUERYSPVERIFYVALUESBIT3RFVCOCONTROLTOOLOWQUERYSPVERIFYVALUESBIT4RFVCOCONTROLTOOHIGHQUERYSPVERIFYVALUESBIT5RFAGCCONTROLTOOLOWCHECKSD0VALUESBIT6RFAGCCONTROLTOOHIGHCHECKSD0VALUESBIT7BADPLLPARAMETERQUERYSPVERIFYVALUESST3TEMPERATURECONTROLLERSST3BITCONDITIONWHICHSETSBITCORRECTIVEACTIONBIT0LAMPTEMPBELOWSETPOINTWAITFORWARMUPBIT1LAMPTEMPABOVESETPOINTCHECKSD3,AMBIENTBIT2CRYSTALTEMPBELOWSETPOINTWAITFORWARMUPBIT3CRYSTALTEMPABOVESETPOINTCHECKSD4,AMBIENTBIT4CELLTEMPBELOWSETPOINTWAITFORWARMUPBIT5CELLTEMPABOVESETPOINTCHECKSD5,AMBIENTBIT6CASETEMPERATURETOOLOWWAITFORWARMUPBIT7CASETEMPERATURETOOHIGHREDUCEAMBIENTST4FREQUENCYLOCKLOOPCONTROLST4BITCONDITIONWHICHSETSBITCORRECTIVEACTIONBIT0FREQUENCYLOCKCONTROLISOFFWAITFORWARMUPBIT1FREQUENCYLOCKISDISABLEDENABLEW/LO1COMMANDBIT210MHZEFCISTOOHIGHSD4,SP,10MHZCAL,TAMBBIT310MHZEFCISTOOLOWSP,10MHZCALBIT4ANALOGCALVOLTAGE49VINTCALPOT,EXTCALVOLTBIT5ANALOGCALVOLTAGE256BAD1PPSINPUTSPROVIDESTABLE1PPSINPUTSBIT4EXCESSIVETIMEINTERVALPROVIDEACCURATE1PPSBIT5PLLRESTARTEDPROVIDESTABLE1PPSINPUTSBIT6FCONTROLSATURATEDWAIT,CHECK1PPSINPUTSHJ5418CPCIGPS铷原子钟技术说明书8北京泰福特电子科技有限公司WWWGPSTIMECOMCNINFOGPSTIMECOMCN电话01064845573BIT7NO1PPSINPUTPROVIDE1PPSINPUTST6SYSTEMLEVELEVENTSST6BITCONDITIONWHICHSETSBITBIT0LAMPRESTARTBIT1WATCHDOGTIMEOUTANDRESETBIT2BADINTERRUPTVECTORBIT3EEPROMWRITEFAILUREBIT4EEPROMDATACORRUPTIONBIT5BADCOMMANDSYNTAXBIT6BADCOMMANDPARAMETERBIT7UNITHASBEENRESET5设定触发输出状态HAYYYYMMDDHHMMSS例子HA20080512080009表示需要在2008年5月12日8时0分9秒输出一个触发脉冲6同步输出脉冲输入的时刻年月日时分秒毫秒微妙纳秒（小数点后8位，精确到10NS）如20080516008015025安装和使用51环境工作条件及安装要求511GPS天馈线安装GPS天线的架设必须充分考虑当地的自然环境和电磁环境，架设场地的选择尤为重要。GPS天线应尽可能架设在当地开阔空旷地最高处，避开树林、楼层、铁塔等建筑物对天线的遮挡，尽力保证天线实现全视界观测GPS卫星。GPS天线周围还应远离高压输电线及强电场、磁场等干扰源。1）GPS天线应平行于水平面，固定安装在基座上。2）馈线电缆铺设时应远离高压线，电源线，电话线等。3）电缆线长度多出时应拉直或小心盘起，不应用蛮力硬性盘折馈线电缆，以免导致增大对信号的衰减。4）电缆线铺设时不应受力压迫。5）天线的接头不要带电插拔，以免电路受损。HJ5418CPCIGPS铷原子钟技术说明书9北京泰福特电子科技有限公司WWWGPSTIMECOMCNINFOGPSTIMECOMCN电话01064845573正确的GPS天线安装位置错误的天线安装位置在雷雨多发地区，建议在馈线电缆进入室内时连接避雷器，以防止对设备造成损坏。GPS天线安装示意图512工作环境要求频标工作环境温度040OC。环境温度变化5OC/每小时。电源供电应符合通信机房规范要求。513设备安装HJ5418CPCI为标准CPCI工控板结构，可以通过面板把手将其固定CPCI机柜上，放置地点最好有良好的通风散热措施。放置完毕后，将HJ5418CPCI后面的GPS天线接口与已经安装好的GPS天线接头牢固的连接在一起（天线安装请参阅51天馈线安装一节），然后根据需要将所需使用的输出信号与相应的电缆连接好即可。52加电开机1设备加电后，电源指示灯点亮。2经过23分钟之后，状态指示灯开始闪烁，1秒钟闪动1次，表明GPS已工作正常。3约10分钟后状态指示灯开始1秒钟闪动两次，表明铷频标已锁定，频率准确度进入5E10，系统处于正常状态，设备即进入频率测量驯服工作模式，输出频率及时间精度随工作时间增加而逐渐提高。448小时后，输出频率准确度和时间同步精度可以达到指标给定的精度范围。注开机预热时间越长，频标准确度越趋于稳定。避雷器GPS天线GPS避雷器通信机房HJ5418CPCIGPS铷原子钟技术说明书10北京泰福特电子科技有限公司WWWGPSTIMECOMCNINFOGPSTIMECOMCN电话010648455735当设备在工作工程中无法正确接收GPS信号，状态指示灯开始1秒钟闪动3次，此时设备将进入保持工作模式。当设备再次确认可以正确收到GPS信号后，状态指示灯又开始1秒钟闪动两次，此时设备将再次进入同步跟踪状态。53工作模式531GPS驯服模式当系统检测到GPS接收正常后，将进行约20分钟（1000秒）的预热，然后系统开始对铷频标的输出信号准确度进行监测，3小时后开始进行频率驯服，此后当铷频标的频率偏差超过设定门限后，系统将自动对其进行修正。HJ5418CPCI将自动根据对内部铷振荡器的准确度测试结果对其频率误差进行修正，使其输出信号的准确度保持在GPS系统上，因此能够大大提高输出信号的长期稳定性能，同时又不影响铷振荡器本身优良的中、短期稳定性。在开机经过一段时间（约12小时）的驯服后，铷原子频标的准确度将优于5E12，经过1天的驯服后达到优于1E12的频率输出精度。532保持模式当GPS天线断开或GPS接收异常时，系统进入保持状态，不再调整铷振荡器的输出频率，依靠铷振荡器守时。当GPS恢复正常后，系统继续进行驯服操作。6一般性故障诊断序号故障现象处理方法1开机后电源指示灯不亮检查电源连接是否正常电源线是否有损坏2开机3分钟后状态指示灯一直不闪检查GPS天线是否放置室外开阔处，天线连接是否连接牢固，更换天线看是否可以恢复正常通过计算机检查串口信息是否有正确的信息格式输出3加电20分钟后状态指示灯1S只闪1次确