为满足现代通信技术、雷达技术、电子测量以及光电应用领域对高稳定度高准确度时钟的要求,设计了一种基于数字锁相环的晶振同步系统。系统以基于FPGA数字延迟线的高分辨率鉴频鉴相器以及在MicroBlaze核中实现的卡尔曼数字环路滤波器为核心,通过16 bit DAC微调本地晶振振荡频率,使其同步于GPS秒脉冲,从而获得了高准确度高、稳定度的本地时钟。
现有的射频频率源大多采用恒温晶振作为频标,以获得比较好的频率短期稳定度,但是恒温晶振的长期稳定度不能保证,存在累积误差,需要定期校准。本设计利用GPS秒脉冲没有累计误差的特点,通过测量本地晶振与GPS秒脉冲的频率以及相位误差,将误差进行卡尔曼滤波后送入PI调节器。