摘要：旨在设计一款基于FPGA的IRIG-B时间系统。该系统采用FPGA作为控制器，GPS引擎M12T作为标准时钟源，利用M12T输出的100 pps信号触发IRIG-B编码模块，完成DC码编码。在DC码的基础上，通过正弦查找表实现了IRIG-B交流码的数字调制，同时设计调制输出电路。采用VHDL语言进行全数字设计，所有功能都由硬逻辑实现，保证了B码信号边沿的准确；带预进位功能的计时链，保证了B码绝对时间精准。软件仿真和示波器观测以及现场运行表明，系统设计达到了预期目标，定时精确可靠。
关键词：授时码；IRIG-B；数字调制；GPS

    我国靶场测量、工业控制、电力系统测量与保护、计算、通信、气象等测试设备均采用国际标准IRIG-B格式的时间码(简称B码)作为时间同步标准。B码是一种串行的时间格式．分为直流码(DC码)和交流码(AC码)两种，其格式和码元定时在文献中有详细描述。本文介绍一种基于FPGA并执行IRIG-B标准的AC／DC编码技术，与基于MCU或者DSP和数字逻辑电路实现的编码方法相比，该技术可以大大降低系统的设计难度，降低成本，提高B码的精确性和系统灵活性。
   在此，组合GPS引擎和FPGA，得到B码的编码输出，直接采用GPS引擎的100 pps信号触发输出B码的每个码元，利用从100 pps中恢复的1 pps信号提供B码的时间参考点。DC编码和AC数字调制均由纯硬件逻辑通过查找表实现，它能使每个码元的上升沿都非常精准，都可以作为百分秒的时间参考点。而计时链的预进位功能则保证了绝对时间的精确，不仅可以满足实时系统对时间同步，还可以实现多节点的数据采集严格同步，为分析和度量异步发生的事件提供有力的支持。

1 IRIG-B编码格式
    IRIG标准规定的B格式码如图1所示，每秒钟发1次，每次100个码元，包含1个同步参考点(P，脉冲的上升沿)和10个索引标记。码元宽度为10 ms，用高电平宽度为8 ms的脉冲表示索引标记，用宽度为5 ms的脉冲表示逻辑1，用宽度为2 ms的脉冲表示逻辑0。

    如图1所示，交流码的载波是1 kHz正弦信号，幅度变化峰-峰值范围为0．5～1 0 V。调制比为U1／U0=1／6～1／2，即逻辑1是5个幅度为U1的1 kHz正弦信号。逻辑0是2个幅度为己U1的1 kHz正弦信号，索引标记是8个幅度为U1的1 kHz正弦信号，其他时间是幅度为U0的1 kHz正弦信号。