人类的生活离不开时间,系统的运转离不开时钟。随着现代社会全面步入5G时代,对时间频率标准的要求越来越高。在基站间通信、精密电子设备制造、卫星导航等诸多领域都需要用到本地时钟源,本地时钟源信号频率的准确度和稳定度将直接影响到整个系统的工作性能。晶体振荡器作为目前应用最广泛的时钟源,其产生信号频率的长期准确度和稳定度与一级频率标准相比仍尚有不足,因此,通过利用较高频率标准的时钟信号作为参考来改善本地晶振输出信号的长期稳定性已然成为晶振频率源研究上的重要目标。针对这一目标,本文设计了以卫星1PPS信号作为参考信号的本地晶振驯服系统,主要工作如下:首先在对国内外改善晶振稳定性相关研究方法调研的基础上分析了通过预测晶振频率变化曲线来改善其稳定性方法的局限性。根据实际系统指标需求,设计将GPS卫星发射的1PPS信号作为标准参考信号,通过数字锁相环结合DDS的锁相环路来实现对本地晶振的长期频率漂移进行校正。基于系统方案,首先对卫星1PPS信号建立了随机抖动模型,设计了驯服系统的锁定检测模型及算法,并通过仿真进行了可行性验证。其次,在对锁相环路建立数学模型的基础上研究了环路带宽对系统同步时间的影响,搭建锁相环仿真模型模拟了环路的锁定过程,以此设计了环路带宽自适应切换算法。最后,建立了DDS频率漂移模型,分析了在保证驯服系统同步性能前提下允许的晶振自身最大频率漂移速率。通过HX6517T卫星授时模块实现了对GPS卫星信号的接收,在C8051F342单片机上实现了对AD9548芯片的控制,完成了AD9548中参考输入模块、系统时钟模块、分频器部分、鉴相器部分、数字环路滤波器部分、DDS部分、同步时钟输出模块、工作模式选择模块的相关配置,最后对晶振驯服系统进行了实际环境下的测试,测试结果显示系统能够在半小时内完成对卫星1PPS信号的锁定,输出10MHz时钟信号24小时内的频率准确度小于1×10-11,长期准确度和稳定度较本地晶振有明显提高,系统输出的1PPS秒脉冲信号能够与卫星1PPS秒脉冲信号保持同步,达到了系统指标要求。因此,本研究中的晶振驯服系统能够为改善晶振的长期频率准确度和稳定度提供一种解决方案。