CN108092689A - 一种参考源自动切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种参考源自动切换装置。该装置包括所述外部参考源输入端口、参考源驱动模块、检波模块、内部参考源、选择控制模块，参考源驱动模块对输入的外部参考源信号进行限幅和放大，保证了能够适应较大动态范围的外部信号电平，检波模块基于对外部参考源信号的检测，来自动控制选择控制模块自动选择外部参考源信号或是内部参考源信号。基于上述技术方案，本装置具有检测速度快、适用电平动态范围和频率范围宽，能够实现实时检测和实时切换，检测灵敏度高，输出的频率信号的纯净度和稳定性高。

Description

一种参考源自动切换装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种参考源自动切换装置。

背景技术

在现代无线通信设备中，例如在卫星通信设备中，频率合成器都是不可或缺的核心器件，其用于产生一个高度精确和稳定的载波信号作为收发信机的本振信号。其实现方式可分为四类：直接模拟频率合成器(DAS)、直接数字频率合成器(DDS)、锁相频率合成器(PLL‐FS)和延迟锁定环路频率合成器。无论哪种实现方式均需要参考基准，通常称参考基准频率为参考源，常见的合成频率源都有内置参考源。

随着技术的发展，特别是多台通信设备安装在同一个机房时，希望这些通信设备能够共用同一个参考源，以保持这些通信设备时钟的统一性和稳定性，因此对于每一台通信设备而言，则需要既能够使用其内部参考源也能够使用外接的参考源。

为此，需要提供一种参考源切换装置，并且能够对参考源的选择进行自动切换。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种参考源自动切换装置，解决现有技术中的使用多个参考源时能够进行检测和自动切换的问题。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种参考源自动切换装置实施例，包括外部参考源输入端口，与所述外部参考源输入端口电连接的检波模块，设置于所述参考源自动切换装置内部的内部参考源，以及选择控制模块，所述外部参考源输入端口和所述内部参考源输出端口分别与所述选择控制模块的两个信号输入端电连接，所述选择控制模块的信号控制端与所述检波模块的选择控制端电连接，当所述检波模块检测到所述外部参考源输入端口有外部参考源信号输入时，则控制所述选择控制模块选择来自外部参考源输入端口的外部参考源信号输出；当所述检波模块检测到所述外部参考源输入端口没有外部参考源信号输入时，则控制所述选择控制模块选择来自所述内部参考源的内部参考源信号输出。

在本发明参考源自动切换装置另一实施例中，在所述外部参考源输入端口与所述检波模块之间，以及在所述外部参考源输入端口与所述选择控制模块的信号输入端之间串接同一个参考源驱动模块，所述参考源驱动模块的输入端连接所述外部参考源输入端口，所述参考源驱动模块有两个输出端分别连接所述检波模块和所述选择控制模块的信号输入端，当所述外部参考源输入端口输入外部参考源信号时，所述参考源驱动模块对输入的所述外部参考源信号进行放大或限幅，然后分两路分别输出到所述检波模块和所述选择控制模块的信号输入端。

在本发明参考源自动切换装置另一实施例中，所述检波模块还包括电源控制端，所述电源控制端与所述内部参考源的电源模块电连接，当所述检波模块检测到所述外部参考源输入端口输入外部参考源信号时，则所述电源控制端控制所述内部参考源的电源模块断电，所述内部参考源不加电工作；当所述检波模块检测到所述外部参考源输入端口没有输入外部参考源信号时，则所述电源控制端控制所述内部参考源的电源模块供电，所述内部参考源加电工作并输出内部参考源信号。

在本发明参考源自动切换装置另一实施例中，所述参考源驱动模块与所述选择控制模块的信号输入端之间串接有对所述参考源驱动模块输出的外部参考源信号进行滤波的外部信号滤波器，以及在所述内部参考源与所述选择控制模块的另一信号输入端之间也串接有对内部参考源信号进行滤波的内部信号滤波器。

在本发明参考源自动切换装置另一实施例中，所述参考源自动切换装置还包括分路器，所述选择控制模块的信号输出端与所述分路器的输入端电连接，所述分路器包括多个输出端。

在本发明参考源自动切换装置另一实施例中，所述分路器包括4个输出端，分别连接中频通道、射频发送通道、射频接收通道和基带通道。

在本发明参考源自动切换装置另一实施例中，所述检波模块的输入端串接第一检波电容，所述第一检波电容的另一端电连接第一检波电阻和检波二级管的正极，所述第一检波电阻的另一端接地，所述检波二极管的负极电连接第二检波电阻和第二检波电容，所述第二检波电阻的另一端电连接NPN型三极管的基极，所述第二检波电容的另一端接地，所述三极管的发射极接地，集电极接反相器的输入端，同时还通过串接第三检波电阻接供电直流电压，所述反相器的输出端即为所述检波模块的选择控制端。

在本发明参考源自动切换装置另一实施例中，所述参考源驱动模块包括变压器，所述变压器的两个输入端与所述外部参考源输入端口的两个输入端相连接，所述变压器的输出端经过限幅电路后接入驱动放大模块，所述驱动放大模块有个输出端，分别连接所述检波模块和所述选择控制模块的信号输入端，所述限幅电路包括分别连接所述变压器的两个输出端的第一限幅电阻和第二限幅电阻，，第三限幅电阻串接在所述第一限幅电阻和所述第二限幅电阻之间，同时与所述第三限幅电阻并接有第一限幅二极管和第二限幅二极管，所述第一限幅二极管和所述第二限幅二极管的正负极对应反接，从而在第三限幅电阻的两端对信号进行限幅。

本发明的有益效果是：本发明公开了一种参考源自动切换装置，该装置包括所述外部参考源输入端口、参考源驱动模块、检波模块、内部参考源、选择控制模块，参考源驱动模块对输入的外部参考源信号进行限幅和放大，保证了能够适应较大动态范围的外部信号电平，检波模块基于对外部参考源信号的检测，来自动控制选择控制模块自动选择外部参考源信号或是内部参考源信号。基于上述技术方案，本装置具有检测速度快、适用电平动态范围和频率范围宽，能够实现实时检测和实时切换，检测灵敏度高，输出的频率信号的纯净度和稳定性高。

附图说明

图1是根据本发明参考源自动切换装置一实施例的组成框图；

图2是根据本发明参考源自动切换装置另一实施例的组成框图；

图3是根据本发明参考源自动切换装置另一实施例中的参考源驱动模块的电路组成图；

图4是根据本发明参考源自动切换装置另一实施例中的检波模块的电路组成图；

图5是根据本发明参考源自动切换装置另一实施例的组成框图；

图6是根据本发明参考源自动切换装置另一实施例中的选择控制模块的组成框图；

图7是根据本发明参考源自动切换装置另一实施例的组成框图；

图8是根据本发明参考源自动切换装置另一实施例的组成框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1显示了本发明根据参考源自动切换装置一实施例的组成框图。在图1中，该参考源自动切换装置11实施例包括外部参考源输入端口112，与所述外部参考源输入端口112电连接的检波模块111，设置于所述参考源自动切换装置11内部的内部参考源114，以及选择控制模块113，所述外部参考源输入端口112和所述内部参考源114的输出端口分别与选择控制模块113的两个信号输入端电连接，所述选择控制模块113的信号控制端与所述检波模块111的选择控制端电连接，当所述检波模块111检测到所述外部参考源输入端口112有外部参考源信号输入时，则控制所述选择控制模块113选择来自外部参考源输入端口112的外部参考源信号输出；当所述检波模块111检测到所述外部参考源输入端口112没有外部参考源信号输入时，则控制所述选择控制模块113选择来自所述内部参考源的内部参考源信号输出。

由此可见，基于图1所示实施例，该装置可以通过外部参考源输入端口112外接参考源，并且能够通过检波模块111对外接参考源的输入信号进行检测，当检测到存在外接参考源信号时则优先使用外接参考源，如果没有检测到外部参考源信号则使用内部参考源。由于检波模块111可以一直处于工作状态，能够保证只要有外部参考源接入，并且电平值有效，就可以自动从使用内部参考源转入使用外部参考源的状态。同样，一旦检测到没有外部参考源，则自动切换到使用内部参考源。这样能够保证始终能够提供参考源，但优先使用外部参考源，因为外部参考源通常具有更好的精准度、稳定度(如通过卫星授时产生的外部参考源或者原子钟参考源)，能够满足多台通信设备共用同一个参考源，而内部参考源的精度和稳定度相对要低(如恒温晶振参考源)，通常只是供一台设备使用，并且还需要定期进行参考源校正。

在图1所示实施例的基础上，图2进一步提供了参考源自动切换装置的优选实施例。其中，在所述外部参考源输入端口112与所述检波模块111之间，以及在所述外部参考源输入端口112与所述选择控制模块113的信号输入端之间串接同一个参考源驱动模块115，所述参考源驱动模块115的输入端连接所述外部参考源输入端口112，所述参考源驱动模块115有两个输出端分别连接所述检波模块111和所述选择控制模块113的信号输入端，当所述外部参考源输入端口112输入外部参考源信号时，所述参考源驱动模块115对输入的所述外部参考源信号进行放大或限幅，然后分两路分别输出到所述检波模块111和所述选择控制模块113的信号输入端。

这里，优选增加了参考源驱动模块115，增加该模块的目的是为了适应外部参考源的动态范围变化，能够保证外部参考源的电平变化在一个较大的区间内都能够被使用。

优选的，如图3所示显示了参考源驱动模块的一个实施例，其中包括变压器B11，该变压器B11有阻抗变换和隔离保护的作用，该变压器B11的两个输入端与外部参考源输入端口的两个输入端相连接，其中C11是耦合电容，变压器B11的两个输出端通过一个限幅电路后接入驱动放大模块QD11，限幅电路包括电阻R11、R12、R13和二极管D11、D12，用于对高电平的信号进行限幅，其中第一限幅电阻R11和第二限幅电阻R12分别连接变压器B11的两个输出端，第三限幅电阻R13串接在第一限幅电阻R11和第二限幅电阻R12之间，同时与第三限幅电阻R13并接有第一限幅二极管D11和第二限幅二极管D12，第一限幅二极管D11和第二限幅二极管D12的正负极对应反接，从而在第三限幅电阻R13的两端对信号进行限幅。电容C12、C13是限幅电路与驱动放大模块QD11之间的耦合电容，而驱动放大模块QD11有个输出端对应两路输出，其中一路输出到上述检波模块111，另一路输出到上述选择控制模块113的信号输入端，其中对输入到选择控制模块113的信号输入端的信号先进行了低通滤波，是由电阻R14、R15、R16、R17，电感L11，以及电容C14、C15、C16组成的低通滤波器来实现低通滤波的。经过该低通滤波器后，能够更有利于保证外部输入的参考源信号的频率成分的纯洁度，降低或避免低频成分的干扰。

优选的，如图4所示显示了检波模块的一个实施例，所述检波模块的输入端串接第一检波电容C21，所述第一检波电容C21的另一端电连接第一检波电阻R21和检波二级管D21的正极，所述第一检波电阻R21的另一端接地，所述检波二极管D21的负极电连接第二检波电阻R22和第二检波电容C22，所述第二检波电阻R22的另一端电连接NPN型三极管Q21的基极，所述第二检波电容C22的另一端接地，所述三极管Q21的发射极接地，集电极接反相器F21的输入端，同时集电极还通过串接第三检波电阻R23接供电直流电压，所述反相器F21的输出端即为所述检波模块的选择控制端。

通过图4所示实施例，当有外部参考源信号输入时，信号通过检波二级管D21后给第二检波电容C22充电，使得三极管Q21导通，反相器F21的输入端拉低为低电压，而其输出端则为高电压输出。反之，若没有外部参考源信号输入时，三极管Q21截止，则反相器F21的输入端为高电压，而其输出端则为低电压输出。可以利用反相器F21的输出端去控制选择控制模块，使得控制选择控制模块选择外部参考源或内部参考源。这种方式可以对外部参考源信号进行快速检测，并且检测结果直接对应输出去控制选择控制模块，切换速度快，能够进行实时检测实时切换。而由于图3所示实施例能够扩大对外部参考源信号的动态范围，使得检波模块能够获得稳定的信号输入，增强了检波模块检测的稳定性和可靠性。

因此，基于图3和图4所示实施例，有利于扩大对外部参考源输入信号的动态范围，使得在较宽的动态范围内，外部参考源信号都能被使用。表1反映了对外部参考源信号电平变化的测量结果，在外参考源频率为10MHz，信号电平变化时，检波模块的控制输出状态。这里，外部参考源的输入信号的最大可输入电平为20dBm，可以看出，测试时实际的输入电平设置为≤15dBm，实测结果表明在外部参考源输入信号‐49dBm～15dBm范围内，选择外部参考源输出，动态范围接近65dB。在外部参考源输入信号电平≤‐50dBm时切换为内部参考源工作。该检波切换电路动态范围大，检测准确度高，满足工程需求。

进一步的，在图2所示实施例基础上，图5进一步提供了参考源自动切换装置的另一优选实施例。其中，所述检波模块111还包括电源控制端，所述电源控制端与所述内部参考源114的电源模块116电连接，当所述检波模块111检测到所述外部参考源输入端口112输入外部参考源信号时，则所述电源控制端控制所述内部参考源114的电源模块116断电，所述内部参考源114不工作；当所述检波模块111检测到所述外部参考源输入端口112没有输入外部参考源信号时，则所述电源控制端控制所述内部参考源114的电源模块116供电，所述内部参考源114加电工作并输出内部参考源信号。

表1外部参考源信号功率电平与检波模块控制信号之间的关系

基于图4所示实施例，可以把反相器F21的输入端作为电源控制端对内部参考源114的电源模块116进行供电控制，当检测到外部参考源有信号输入时，反相器F21的输入端为低电压，该输入端的低电压用于关断电源模块116的供电，而反相器F21的输出端为高电压，该输出端的高电压又去控制选择控制模块113选择外部参考源信号输出，此时内部参考源因没有供电就不需要工作，能够节省电能，减少内部参考源的工作老化进程。当检测到外部参考源没有信号输入时，反相器F21的输入端为高电压，该输入端的高电压用于开启电源模块116的供电，而反相器F21的输出端为低电压，该低电压又去控制选择控制模块113选择内部参考源信号输出，同时内部参考源也是出于加电工作的状态。

优选的，对于选择控制模块113而言，由于输入的参考源信号，通常参考源信号的频率较高，选择控制模块113要能够适应这种高频信号，在带宽范围、频率选择性、隔离度、插入损耗等方面能够满足这些参考源信号的频率范围。优选的，外部参考源的信号频率范围是1MHz～160MHz。

优选的，如图6所示，选择控制模块包括一高频选择开关1130，该高频选择开关1130包括控制端1131，两个高频信号输入端1132、1133和一个高频信号输出端1134，其中控制端1131通过高电压或低电压来选择两个高频信号输入端中的一个输入端的信号从高频信号输出端1134输出。优选的，基于图3所示实施例，高频信号输入端1132与参考源驱动模块中经过低通滤波后的输出端相连接，由此高频信号输入端1132接入的是外部参考源信号，而高频信号输入端1133外接一个低通滤波电路1135，该低通滤波电路1135组成可以参考图3中所示的低通滤波电路，具有相同的电路组成结构。低通滤波电路1135的输入端则接入内部参考源信号。由此，接入到高频选择开关1130的两路参考源信号都进行了低通滤波，保证了进入高频选择开关1130信号的频率纯洁度，避免低频或直流成分进入高频选择开关1130。优选的，该高频选择开关1130为芯片ADG918或ADG919。

进一步优选的，在图5所示实施例基础上，也可以将图3和图6中的低通滤波器单独作为一个模块来使用，这样图3参考源驱动模块实施例中就可以不需要低通滤波器，而图6中的选择控制模块实施例也可以不需要低通滤波器。为此，图7进一步提供了参考源自动切换装置的另一优选实施例。其中，所述参考源驱动模块115与所述选择控制模块113的信号输入端之间串接有对所述参考源驱动模块输出的外部参考源信号进行滤波的外部信号滤波器117，以及在所述内部参考源114与所述选择控制模块113的信号输入端之间也串接有对内部参考源信号进行滤波的内部信号滤波器118。

外部信号滤波器117和内部信号滤波器118分别作为参考源自动切换装置的两个独立部件，有利于对滤波器做更为精准的设计(如工作带宽)，以及在这两个滤波器的基础上进一步对信号进行放大、阻抗变换等，使得能够更好的与选择控制模块进行匹配，提供信号频率的稳定度、减少杂散等。优选的，外部信号滤波器117和内部信号滤波器118均为低通滤波器。

进一步的，图8进一步提供了参考源自动切换装置的另一优选实施例。所述参考源自动切换装置还包括分路器120，所述选择控制模块113的信号输出端与所述分路器120的输入端电连接，所述分路器包括多个输出端。优选的，所述分路器包括4个输出端，分别连接中频通道121、射频发送通道122、射频接收通道123和基带通道124。

图8所示实施例进一步对输出的参考源信号进行分路，主要是满足通信设备中多个组成模块对信号源的需求，因此，通过分出4路相同的参考频率信号，有利于基带、中频、射频(包括发送和接收)分别进行所需的频率变换，既是源于同一个频率源，保证了统一性，又避免相互之间的信号干扰，实现良好的电磁兼容。

由此可见，本发明公开了一种参考源自动切换装置，该装置包括所述外部参考源输入端口、参考源驱动模块、检波模块、内部参考源、选择控制模块，参考源驱动模块对输入的外部参考源信号进行限幅和放大，保证了能够适应较大动态范围的外部信号电平，检波模块基于对外部参考源信号的检测，来自动控制选择控制模块自动选择外部参考源信号或是内部参考源信号。基于上述技术方案，本装置具有检测速度快、适用电平动态范围和频率范围宽，能够实现在线实时检测和实时切换，检测灵敏度高，输出的频率信号的纯净度和稳定性高。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种参考源自动切换装置，其特征在于，包括外部参考源输入端口，与所述外部参考源输入端口电连接的检波模块，设置于所述参考源自动切换装置内部的内部参考源，以及选择控制模块，所述外部参考源输入端口和所述内部参考源的输出端口分别与所述选择控制模块的两个信号输入端电连接，所述选择控制模块的信号控制端与所述检波模块的选择控制端电连接，当所述检波模块检测到所述外部参考源输入端口有外部参考源信号输入时，则控制所述选择控制模块选择来自外部参考源输入端口的外部参考源信号输出；当所述检波模块检测到所述外部参考源输入端口没有外部参考源信号输入时，则控制所述选择控制模块选择来自所述内部参考源的内部参考源信号输出。

2.根据权利要求1所述的参考源自动切换装置，其特征在于，在所述外部参考源输入端口与所述检波模块之间，以及在所述外部参考源输入端口与所述选择控制模块的信号输入端之间串接同一个参考源驱动模块，所述参考源驱动模块的输入端连接所述外部参考源输入端口，所述参考源驱动模块有两个输出端分别连接所述检波模块和所述选择控制模块的信号输入端，当所述外部参考源输入端口输入外部参考源信号时，所述参考源驱动模块对输入的所述外部参考源信号进行放大或限幅，然后分两路分别输出到所述检波模块和所述选择控制模块的信号输入端。

3.根据权利要求2所述的参考源自动切换装置，其特征在于，所述检波模块还包括电源控制端，所述电源控制端与所述内部参考源的电源模块电连接，当所述检波模块检测到所述外部参考源输入端口输入外部参考源信号时，则所述电源控制端控制所述内部参考源的电源模块断电，所述内部参考源不加电工作；当所述检波模块检测到所述外部参考源输入端口没有输入外部参考源信号时，则所述电源控制端控制所述内部参考源的电源模块供电，所述内部参考源加电工作并输出内部参考源信号。

4.根据权利要求3所述的参考源自动切换装置，其特征在于，所述参考源驱动模块与所述选择控制模块的信号输入端之间串接有对所述参考源驱动模块输出的外部参考源信号进行滤波的外部信号滤波器，以及在所述内部参考源与所述选择控制模块的另一信号输入端之间也串接有对内部参考源信号进行滤波的内部信号滤波器。

5.根据权利要求4所述的参考源自动切换装置，其特征在于，所述参考源自动切换装置还包括分路器，所述选择控制模块的信号输出端与所述分路器的输入端电连接，所述分路器包括多个输出端。

6.根据权利要求5所述的参考源自动切换装置，其特征在于，所述分路器包括4个输出端，分别连接中频通道、射频发送通道、射频接收通道和基带通道。

7.根据权利要求2至6任一项所述的参考源自动切换装置，其特征在于，所述检波模块的输入端串接第一检波电容，所述第一检波电容的另一端电连接第一检波电阻和检波二级管的正极，所述第一检波电阻的另一端接地，所述检波二极管的负极电连接第二检波电阻和第二检波电容，所述第二检波电阻的另一端电连接NPN型三极管的基极，所述第二检波电容的另一端接地，所述三极管的发射极接地，集电极接反相器的输入端，同时还通过串接第三检波电阻接供电直流电压，所述反相器的输出端即为所述检波模块的选择控制端。

8.根据权利要求7所述的参考源自动切换装置，其特征在于，所述参考源驱动模块包括变压器，所述变压器的两个输入端与所述外部参考源输入端口的两个输入端相连接，所述变压器的输出端经过限幅电路后接入驱动放大模块，所述驱动放大模块有个输出端，分别连接所述检波模块和所述选择控制模块的信号输入端，所述限幅电路包括分别连接所述变压器的两个输出端的第一限幅电阻和第二限幅电阻，，第三限幅电阻串接在所述第一限幅电阻和所述第二限幅电阻之间，同时与所述第三限幅电阻并接有第一限幅二极管和第二限幅二极管，所述第一限幅二极管和所述第二限幅二极管的正负极对应反接，从而在第三限幅电阻的两端对信号进行限幅。