徐杨
中国电子科技集团公司第五十四研究所 河北石家庄 050081
摘 要：时间频率在科学技术的发展历程中发挥着重要的作用，其主要作用是为系统提供统一的时间频率基准。目前国内时间频率设备生产厂家众多，设计不尽相同，且定制周期较长，为解决这一问题，通过对设备各功能模块通用化设计，使得各厂家模块通用可互换，最大限度降低供应商生命周期对设备生命周期的影响，使用者能够自由组装模块形成满足需求的设备，甚至可以对某些模块自行设计制造，不仅降低采购成本，而且降低设备维护难度，方便维修.
关键词：时间；频率；通用化；设备
1 引 言
时间频率在科学技术的发展历程中发挥着重要的作用[1]，是军事、电力、通信、交通等各行业系统运行的安全保障[2]，其主要作用是为系统中的各个子系统提供统一的时间频率基准[3]。
目前国内时间频率设备生产厂家众多，各厂家模块划分、结构设计各不相同，且基本为定制，不仅周期长，而且不同厂家的模块不能通用，这些都成为了时间频率设备采购和使用中无法回避的问题。根据多年近百套时频设备研制经验和国内一些厂家产品的使用经验，提出了一种通用模块设计架构，从而达到各厂家设备模块通用，应用者不仅能够快速获取需求的产品，也能根据自己的需求自行组装或者改造设备，还能在原设备厂家无法提供维护的情况下，采购其他厂家模块使得设备寿命得以延续。
2?设计架构
一般时间频率设备依据功能划分为频标终端和时码终端两大部分，设备根据任务需求的不同，可以分为双套热备份和单套工作模式。
频标终端、时码终端单套工作模式下，设计框图如图1、2所示。频标终端、时码终端双套热备份工作模式下，设计框图如图3、4所示。
图1 单套频标终端原理框图 图2 单套时码终端原理框图
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图3 双套频标终端原理框图 图4 双套时码终端原理框图
3各模块设计
一套时频设备内的基本配置是机壳、电源和主控板（包括相应的显示和控制按键）。频标终端架构可分为输入分路模块、频标终端模块、频标切换模块、频标分路模块四部分，其中频标终端模块又可分为原子钟（可根据指标进行增减配置）和锁相模块。时码终端架构可分为输入分路模块、时码终端模块、时码切换模块、时码分路模块四部分，其中时码终端模块又可分为卫星接收机和时码模块。其各模块功能和输入输出接口如下：
1）电源：功能为交流电转直流电。输入交流220V，输出直流电+12V、+8V、+24V、+5V和电源工作状态；
2）主控板（包括相应的显示和控制按键）：功能为采集各模块状态进行监视，并对用户通过面板按键输入的控制命令或者上级监控计算机发送的命令转发至对应的模块进行实现。输入包括模块工作电源、其他功能模块状态，输出其他功能模块控制信号，以及与上级监控计算机交互端口（RS422和网络两种），同时需要留有可扩展接口；
3）频标输入分路模块：功能为进行外时统10MHz和外参考1PPS的分路，输入包括模块工作电源、一路10MHz、一路1PPS，输出包括两路10MHz 、两路1PPS、输入10MHz有无状态、输入1PPS有无状态；
4）原子钟：输入工作电源、1PPS，输出10MHz；
5）锁相模块：功能为对外时统或原子钟进行锁相，输出高精度高稳定10MHz。输入包括模块工作电源、10MHz（两路，分别为外频标和原子钟）、外频标/原子钟的选择控制，输出10MHz、输入信号状态、锁相环锁定状态；
6）频标切换模块：功能为对输入的双套热备频标终端模块的10MHz进行在线切换选择。输入包括两路10MHz、A/B切换控制，输出包括一路10MHz、切换在线状态；
7）频标分路模块：功能为完成10MHz的分路扩展，输入包括模块工作电源、一路10MHz，输出包括多路10MHz、输入10MHz有无状态、输出10MHz各路有无状态（在频标需求路数较多的系统中，可将频标分路模块独立设计为一个1U机箱，进行频标输出路数的扩展）；
8）时码输入分路模块：功能为进行外时统B码信号和10MHz的分路，输入包括模块工作电源、四路B（DC）码、一路B（AC）码、一路10MHz，输出包括两路B（DC）码、两路B（AC）码、两路10MHz、输入B（DC）码有无状态、B（AC）码有无状态、输入10MHz有无状态；
9）卫星接收机：功能为接收卫星授时信号，至少能接收北斗和GPS，输入包括模块工作电源、天线射频信号，输出包括天线供电（与天线射频信号共用接插件）、串口卫星信息、1PPS；
10）时码模块：功能为完成对外参考信号的转换、切换，生成时间信号供用户使用。输入包括模块工作电源、四路B（DC）码、一路B（AC）码、一路10MHz、接收机串口信息、接收机1PPS、PTP、网络时，输出包括一路B（DC）码、接收机1PPS、监控信息（由于控制与采集状态数目较多，采用串口或总线与主控板进行交互）；
11）时码切换模块：功能为对输入的双套热备时码终端模块的B码进行在线切换选择。输入包括两路B码、A/B切换控制，输出包括一路B码、切换在线状态；
12）时码分路模块：功能为完成时码信号的分路扩展，输入包括模块工作电源、一路B码，输出包括多路B码、输入B码有无状态、输出B码各路有无状态以及NTP 信号（在B码需求路数较多的系统中，可将时码分路模块独立设计为一个1U机箱，进行B码输出路数的扩展）。
4 结束语
通过对时频设备内的模块进行通用化、标准化设计，使得国内各个时间频率器件、设备生产厂家协同合作，优势互补，应用者不仅能够采用类似于个人计算机“攒机”的方式自由组装形成满足需求的产品，也可以对某些简单模块自行设计制造，从质量、成本、计划进度上进一步降低管理风险，也能迎合军民融合的发展需求，形成“快、好、省”的设计应用模式，更好的满足现代化信息设备的使用需求。
参??考??文??献
[1]王义遒.我国原子频标事业早期回顾一隅.陕西：时间频率学报，2016，39(4).
[2]徐季平,王拂为,徐旻,等.精密时间频率技术及在军事领域的应用.长沙：国防科技，2010，31（6）
[3]甘相福.我国时间频率基准的建立.北京：中国计量，2017，4.