恒温晶振(OCXO)是很常用的时钟源,短期稳定度较高。但OCXO的输出频率、相位会因时间和温度变化而产生漂移现象。如果OCXO被用在对时钟同步要求严格的场合,必须采取相应措施定时对其进行驯服校准。GPS接收机发出的秒脉冲信号具有较高的长期稳定度,随着GPS技术的飞速发展,人们利用这一特性来校准OCXO,使OCXO的长期稳定度有所改善。本文设计了一种基于GPS秒脉冲(1pps)信号的恒温晶振驯服和自适应保持技术,该技术以GPS 1pps秒脉冲信号为基准频率来校准恒温晶振输出频率,将GPS秒脉冲信号较高长期稳定度的优点与恒温晶振较高短期稳定性的优点相结合,设计出性能优良、成本低廉、最终输出频率可编程控制(DPLL的反馈分频器决定)的同步时钟源。与传统的驯服保持技术相比,该技术采用C8051F310单片机作为外部处理器控制数字锁相环芯片AD9548,完成GPS 1pps信号锁定恒温晶振,并保持高稳定的频率输出。当GPS接收机输出的参考信号正常时,整个系统处于闭环工作状态,AD9548内部DPLL环路的作用下,恒温晶振的输出频率长期稳定度将维持与GPS1pps信号相同的水平。但是GPS接收机的输出信号很容易受到外界的影响失去作用,当GPS秒脉冲丢失后,DPLL反馈环路无效,OCXO因时间和温度变化引起的任何频漂均会呈现在最终输出上。本文对此建立了AOM自适应振荡保持模型,针对恒温晶振的老化漂移现象进行建模,采用Kalman滤波算法,既滤除了恒温晶振老化问题引起的频率漂移,又解决了GPS秒信号丢失后如何保持高稳定度和准确度频率输出问题。通过各种理论分析,本文对系统的软硬件分别给出了方案设计。在算法仿真的基础上,对单片机控制程序和硬件电路板进行仔细地调试,给出了测试结果及其详细分析,基本完成了项目指定的频率长期稳定性和准确性的要求。