基于载波双向频率传递的时钟同步系统

随着无线传感网络和技术的快速发展,高精度无线时频同步技术在分布式系统协同工作中的需求愈加迫切.针对卫星拒止条件下,视距范围分布式网络内高精度无线时频同步需求,本文提出了一种基于载波双向频率传递的时钟同步系统方案,该方案创新地通过部署全双工双向时频同步协议的方式,经由毫米波信道实现时频信息互传,并引入Xilinx MMCM IP动态移相功能核心对时频信号进行相位控制,实现频差测控以及动态调相,有效地提高了时频同步架构的调相性能,最终实现一套完整的亚纳秒级超高精度无线时频同步方案.文中对整个系统的技术架构、射频前端、无线信道传输以及抗干扰能力进行了建模与仿真,验证了整个技术方案的有效性以及最优的调相精度;同时本文还使用60 GHz射频前端及Xilinx 7系列FPGA完成了原理样机设计,实验结果表明,该时频同步系统能够为节点间提供高至322.2 ps同步精度的无线时频互校准服务,从而实现频率同步与相位对齐,支持各项分布式协同工作的开展.与传统的无线同步方法相比,本方案精度高,受无线信道的影响小,抗干扰能力强,易于扩展到高动态等复杂环境,更适合无线分布式网络.