CN103176004A - 一种提供正弦波时钟的方法、装置和频谱分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种提供正弦波时钟的方法、装置和频谱分析仪，所述方法包括：获取系统时钟产生的削顶正弦波时钟信号；将所述削顶正弦波时钟信号利用射随器进行匹配；将匹配后的时钟信号通过放大器进行放大；将放大后的时钟信号通过滤波器将其谐波分量滤除，从而使该时钟信号在随后的传输过程中保持正弦波的形式传播。本发明因为可以将压控晶体振荡器产生的削顶正弦波，经过射随器匹配，放大器进行放大之后，通过滤波器将其谐波分量滤除，从而使其在整个传输过程中保持正弦波的形式传播。同时为了避免各个部件互相干扰，同一个时钟将分开做驱动。可以将有效的降低由于时钟带来的谐波干扰，同时避免各个设备由于使用同一个时钟而造成的互相干扰。

Description

一种提供正弦波时钟的方法、装置和频谱分析仪

技术领域

本发明涉及射频测试技术领域，尤其涉及一种提供正弦波时钟的方法、装置和频谱分析仪。

背景技术

如图1所示，为市场上已有的的DSA1030频谱分析仪的时钟电路框图。压控晶体输出固定频率削顶正弦波(削顶正弦波是一种正弦波的失真状态，主要是其顶部被削顶造成)，通过第一级放大(放大器1)放大输出分为两路，一路作为设备1的时钟，设备1是作为现场可编程门阵列芯片(Field-Programmable Gate Array，FPGA)的时钟信号，其要求时钟信号为方波，设备2是作为频谱仪第一本振的鉴相时钟，其要求为方波信号。由于本身压控晶体振荡器输出为削顶正弦波，接近于方波，故而没有进行处理直接采用削顶正弦波进行工作。另一路通过放大器3放大输出，同样分为两路，一路作为设备3的时钟，设备3为频谱仪第二本振的鉴相时钟，其可以为方波也可以采用正弦波，这里直接采用削顶正弦波。另一路通过放大器4放大输出提供设备4所需要的固定频率参考，设备4是整个频谱仪的频率基准输出。在整个链路传输过程中，由于压控晶体输出为削顶正弦波，故而所有传输形式均为削顶正弦波传输。

如图2所示，为现有技术一种宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)系统的射频拉远模块中时钟电路的方法示意图。以全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)接收机产生的1周期/秒(1PPS)方波信号或者是光传输物理接口模块提取的基站时钟30.7MHz方波信号分频后产生的1周期/秒信号做基准，通过数字锁相技术调整OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator，恒温晶体振荡器)的输出频率，来获得长期稳定的高精度的时钟信号，从而为射频拉远模块中的其他单板提供高精度的同步时钟。

综上可见，现有技术无论采用削顶正弦波还是方波作为时钟信号，在满足时序电路要求的同时，均会由于波形本身带入过多的谐波分量，从而导致在整个系统中产生大量的干扰，对敏感器件造成很大的影响。特别是对射频系统来说，其要求较高的灵敏度，而这些由于时钟引入的干扰将大大降低其灵敏度。

发明内容

本发明实施例提供一种提供正弦波时钟的方法、装置和频谱分析仪，以解决时钟信号在满足时序电路要求的同时，均会由于波形本身带入过多的谐波分量，从而导致在整个系统中产生大量的干扰的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种提供正弦波时钟的方法，所述方法包括：获取系统时钟产生的削顶正弦波时钟信号；将所述削顶正弦波时钟信号利用射随器进行匹配；将匹配后的时钟信号通过放大器进行放大；将放大后的时钟信号通过滤波器将其谐波分量滤除，从而使该时钟信号在随后的传输过程中保持正弦波的形式传播。

可选的，在本发明的一实施例中，所述获取系统时钟产生的削顶正弦波时钟信号，可以包括：获取压控晶体振荡器产生的削顶正弦波时钟信号。

可选的，在本发明的一实施例中，所述获取压控晶体产生的削顶正弦波时钟信号，可以包括：获取压控晶体振荡器产生的10MHz的削顶正弦波时钟信号。

可选的，在本发明的一实施例中，所述将匹配后的时钟信号通过放大器进行放大，可以包括：将所述削顶正弦波时钟信号利用射随器进行匹配后分为多路时钟信号，分别将每一路时钟信号通过放大器进行放大。

可选的，在本发明的一实施例中，所述放大器可以包括运算放大器。

可选的，在本发明的一实施例中，所述将放大后的时钟信号通过滤波器将其谐波分量滤除后，可以通过非门将所述时钟信号转换为方波信号。

另一方面，本发明实施例提供了一种提供正弦波时钟的装置，所述装置包括：

射随器，用于获取系统时钟产生的削顶正弦波时钟信号，将所述削顶正弦波时钟信号利用射随器进行匹配；

放大器，用于将匹配后的时钟信号通过放大器进行放大；

滤波器，用于将放大后的时钟信号通过滤波器将其谐波分量滤除，从而使该时钟信号在随后的传输过程中保持正弦波的形式传播。

可选的，在本发明的一实施例中，所述射随器，进一步可以用于获取压控晶体振荡器产生的削顶正弦波时钟信号。

可选的，在本发明的一实施例中，所述射随器，进一步具体可以用于获取压控晶体振荡器产生的10MHz的削顶正弦波时钟信号。

可选的，在本发明的一实施例中，所述放大器，进一步可以用于将所述削顶正弦波时钟信号利用射随器进行匹配后分为多路时钟信号，分别在每一路利用放大器将该路时钟信号进行放大。

可选的，在本发明的一实施例中，所述放大器可以包括运算放大器。

可选的，在本发明的一实施例中，所述装置还可以包括：非门，用于将放大后的时钟信号通过滤波器将其谐波分量滤除后，通过非门将所述时钟信号转换为方波信号。

再一方面，本发明实施例提供了一种频谱分析仪，所述频谱分析仪包括上述提供正弦波时钟的装置。

上述技术方案具有如下有益效果：因为采用的是正弦波作为系统时钟信号，可以将压控晶体振荡器产生的削顶正弦波，经过射随器匹配，放大器进行放大之后，通过滤波器将其谐波分量滤除，从而使其在整个传输过程中保持正弦波的形式传播。同时为了避免各个部件互相干扰，同一个时钟将分开做驱动。利用本发明的方法，可以将有效的降低由于时钟带来的谐波干扰，同时避免各个设备由于使用同一个时钟而造成的互相干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为背景技术中DSA1030频谱分析仪的时钟电路框图；

图2为现有技术一种宽带码分多址系统的射频拉远模块中时钟电路的方法示意图；

图3为本发明实施例一种提供正弦波时钟的方法流程图；

图4为本发明实施例一种提供正弦波时钟的装置结构示意图；

图5为本发明实施例的时钟电路框图；

图6为本发明实施例的射随器结构示意图；

图7为本发明实施例的放大器结构示意图；

图8为本发明实施例的滤波器结构示意图；

图9为本发明实施例的另一种滤波器结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

随着数字电路越来越快的发展，其频率也越来越高，而由此引入的干扰和产生的杂散将越来越备受关注。本发明的目的就是解决由于系统时钟引入的干扰问题，以及各部件参考时钟互相干扰的问题。

如图3所示，为本发明实施例一种提供正弦波时钟的方法流程图，所述方法包括：

301、获取系统时钟产生的削顶正弦波时钟信号；

302、将所述削顶正弦波时钟信号利用射随器进行匹配；

303、将匹配后的时钟信号通过放大器进行放大；

304、将放大后的时钟信号通过滤波器将其谐波分量滤除，从而使该时钟信号在随后的传输过程中保持正弦波的形式传播。

可选的，所述获取系统时钟产生的削顶正弦波时钟信号，可以包括：获取压控晶体振荡器产生的削顶正弦波时钟信号。

可选的，所述获取压控晶体产生的削顶正弦波时钟信号，可以包括：获取压控晶体振荡器产生的10MHz的削顶正弦波时钟信号。

可选的，所述将匹配后的时钟信号通过放大器进行放大，可以包括：将所述削顶正弦波时钟信号利用射随器进行匹配后分为多路时钟信号，分别将每一路时钟信号通过放大器进行放大。

可选的，所述放大器可以包括运算放大器。

可选的，所述将放大后的时钟信号通过滤波器将其谐波分量滤除后，可以通过非门将所述时钟信号转换为方波信号。

本发明实施例上述方法技术方案具有如下有益效果：因为采用的是正弦波作为系统时钟信号，可以将压控晶体振荡器产生的削顶正弦波，经过射随器匹配，放大器进行放大之后，通过滤波器将其谐波分量滤除，从而使其在整个传输过程中保持正弦波的形式传播。同时为了避免各个部件互相干扰，同一个时钟将分开做驱动。利用本发明的方法，可以将有效的降低由于时钟带来的谐波干扰，同时避免各个设备由于使用同一个时钟而造成的互相干扰。

对应于上述方法实施例，如图4所示，为本发明实施例一种提供正弦波时钟的装置结构示意图，所述装置包括：

射随器41，用于获取系统时钟40产生的削顶正弦波时钟信号，将所述削顶正弦波时钟信号利用射随器41进行匹配；

放大器42，用于将匹配后的时钟信号通过放大器42进行放大；

滤波器43，用于将放大后的时钟信号通过滤波器43将其谐波分量滤除，从而使该时钟信号在随后的传输过程中保持正弦波的形式传播。

可选的，所述射随器41，进一步可以用于获取压控晶体振荡器产生的削顶正弦波时钟信号。射随器41也可以用于获取温控晶体振荡器产生的上述时钟信号，本发明实施例并不以此为限。

可选的，所述射随器41，进一步具体可以用于获取压控晶体振荡器产生的10MHz的削顶正弦波时钟信号。射随器41也可能获取其他频率的信号，本发明实施例并不以此为限。

可选的，所述放大器42，进一步可以用于将所述削顶正弦波时钟信号利用射随器进行匹配后分为多路时钟信号，分别在每一路利用放大器将该路时钟信号进行放大。

可选的，所述放大器42可以包括运算放大器。所述放大器42可以采用图5所示的放大电路，也可以采用运算放大器，本发明实施例并不以此为限。

另外，可选的，所述装置还可以包括：非门，用于将放大后的时钟信号通过滤波器将其谐波分量滤除后，通过非门将所述时钟信号转换为方波信号。

本发明实施例上述装置技术方案具有如下有益效果：因为采用的是正弦波作为系统时钟信号，可以将压控晶体振荡器产生的削顶正弦波，经过射随器匹配，放大器进行放大之后，通过滤波器将其谐波分量滤除，从而使其在整个传输过程中保持正弦波的形式传播。同时为了避免各个部件互相干扰，同一个时钟将分开做驱动。利用本发明的方法，可以将有效的降低由于时钟带来的谐波干扰，同时避免各个设备由于使用同一个时钟而造成的互相干扰。

本发明实施例还提供了一种频谱分析仪，所述频谱分析仪包括上述提供正弦波时钟的装置。

如图5所示，为本发明实施例的时钟电路框图，具体描述如下：

压控晶体振荡器(TCXO)输出10MHz的削顶正弦波，由于压控晶体振荡器一般会要求后级电路提供一个较大的输出电阻作为其负载，但是在实际系统中，均采用的是50Ω电阻作为匹配，这就造成了两者之间的阻抗失配。为了避免后级电路的输入电阻造成TCXO的输出电阻不匹配，先用一个射随器给TCXO提供一个较大的输出电阻。其具体电路形式如图6所示，为本发明实施例的射随器结构示意图：

其输入电阻为：Ri＝r_be+(1+β)(R_E+R_L)

其中，Ri为输入电阻，r_be为晶体管Q1在小信号作用下基极与发射极之间的动态电阻，β为晶体管Q1共射交流电流放大系数。

为了避免各个部件互相干扰，故而将图6的输出P2分为三路分别为不同的部件提供参考。每一路均进行放大，以满足后级的驱动要求，然后通过滤波器滤除其谐波分量，使其为接近正弦波信号。在传输过程中一直为正弦波信号，然后根据后级电路的要求，或直接使用正弦波，或通过非门转换为方波信号。下面详述这三部分：

第一部分由于后级电路所需为正弦波，所以采用放大器放大，然后使用滤波器滤除其谐波分量。如图7所示，为本发明实施例的放大器结构示意图；如图8所示，为本发明实施例的滤波器结构示意图。

第二部分为两个相关部分组成，根据后级电路的需求不同，分别做不同的处理，其一为正弦波直接使用，另一部件通过非门转换为方波。

第三部分为三个相关部件，均通过非门转换为方波来进行驱动。

本发明实施例是一种采用正弦波作为系统时钟的方法，其中的放大电路和滤波器电路都不仅局限于图7和图8所示，也可以采用运算放大器进行放大，后级滤波器的形式也可以采用其余函数形式，如图9所示，为本发明实施例的另一种滤波器结构示意图。也可以增加滤波器的阶数来提高滤波器的抑制谐波的能力。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrativelogical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrativecomponents)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电脑、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种提供正弦波时钟的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取系统时钟产生的削顶正弦波时钟信号；

将所述削顶正弦波时钟信号利用射随器进行匹配；

将匹配后的时钟信号通过放大器进行放大；

将放大后的时钟信号通过滤波器将其谐波分量滤除，从而使该时钟信号在随后的传输过程中保持正弦波的形式传播。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述获取系统时钟产生的削顶正弦波时钟信号，包括：

获取压控晶体振荡器产生的削顶正弦波时钟信号。

3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述获取压控晶体产生的削顶正弦波时钟信号，包括：

获取压控晶体振荡器产生的10MHz的削顶正弦波时钟信号。

4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述将匹配后的时钟信号通过放大器进行放大，包括：

将所述削顶正弦波时钟信号利用射随器进行匹配后分为多路时钟信号，分别将每一路时钟信号通过放大器进行放大。

5.如权利要求1或4所述方法，其特征在于，

所述放大器包括运算放大器。

6.如权利要求1所述方法，其特征在于，

所述将放大后的时钟信号通过滤波器将其谐波分量滤除后，通过非门将所述时钟信号转换为方波信号。

7.一种提供正弦波时钟的装置，其特征在于，所述装置包括：

射随器，用于获取系统时钟产生的削顶正弦波时钟信号，将所述削顶正弦波时钟信号利用射随器进行匹配；

放大器，用于将匹配后的时钟信号通过放大器进行放大；

滤波器，用于将放大后的时钟信号通过滤波器将其谐波分量滤除，从而使该时钟信号在随后的传输过程中保持正弦波的形式传播。

8.如权利要求7所述装置，其特征在于，

所述射随器，进一步用于获取压控晶体振荡器产生的削顶正弦波时钟信号。

9.如权利要求8所述装置，其特征在于，

所述射随器，进一步具体用于获取压控晶体振荡器产生的10MHz的削顶正弦波时钟信号。

10.如权利要求7所述装置，其特征在于，

所述放大器，进一步用于将所述削顶正弦波时钟信号利用射随器进行匹配后分为多路时钟信号，分别在每一路利用放大器将该路时钟信号进行放大。

11.如权利要求7或10所述装置，其特征在于，

所述放大器包括运算放大器。

12.如权利要求7所述装置，其特征在于，所述装置还包括：

非门，用于将放大后的时钟信号通过滤波器将其谐波分量滤除后，通过非门将所述时钟信号转换为方波信号。

13.一种频谱分析仪，其特征在于，所述频谱分析仪包括权利要求7-12中任一项所述提供正弦波时钟的装置。

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