CN109462397B - 一种降低电磁干扰方法 - Google Patents

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    • H03L7/099—Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop
    • H03L7/0995—Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop the oscillator comprising a ring oscillator

Abstract

本发明提供一种降低电磁干扰的方法，所述方法适用于调节通信系统中发送信号的频率，所述通信系统包括用于产生所述发送信号的发送电路和用于产生时钟信号以驱动所述发送电路的锁相环；所述方法包括：对所述锁相环进行扫频操作，以调节所述时钟信号的输出频率，并通过调节所述输出频率调节所述发送信号的发送频率使所述发送信号符合标准频率范围。本发明的有益效果：使通信过程中的信号频谱符合标准规定，有效降低通信系统的电磁干扰。

Description

一种降低电磁干扰方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种降低电磁干扰的方法。
背景技术
电磁干扰(Electromagnetic Interference，简称EMI)，指电子产品工作时会对周边的其他电子产品造成干扰。为了保证整个系统的正常工作，每个电子产品必须确保自身产生的EMI在标准允许的范围之内。
以通信系统为例，图1为一个通信系统的示意图，包括两台通信收发机，每台通信收发机中有发射电路和接收电路，可以进行双向通信。
因为发射电路需要保证一定的发射功率，使发送的信号经过信道的衰减后，仍然能够被对方收发机的接收电路正确接收，而大功率的信号会向周围的环境产生辐射，所以发射电路通常是最大的辐射干扰源。
因此，在通信标准中，对发送信号的频谱会做出强制规定，在某些频段内的信号功率，不得超出一定的强度，以确保辐射的信号不干扰其他电子产品的正常工作。例如在100M车载以太网标准中，发送信号的频谱须落在图2中两道实线之间的区域内。
但是在实际的发送信号中，可能会在某些频点上产生一些干扰，超出了标准规定的上限，如图3所示。中间的实线表示信号频谱中符合要求的部分，左侧的竖线是信号频谱中超出了标准要求的干扰。只有使左侧的竖线部分的信号的强度落到标准规定的上限之下，产品才能够通过标准认证。
信号频谱中，左侧的竖线毛刺的来源是本地的时钟信号。通信接收机中的发送电路都是由本地的时钟信号驱动的，而本地的时钟信号由锁相环产生。通常，锁相环固定在某个频率上，例如在100M车载以太网中，锁相环输出的是66.667MHz的时钟。当锁相环输出的时钟信号比较强时，频谱上就可能出现超出标准规定的干扰分量。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明涉及一种键合机台的监测方法。
本发明采用如下技术方案：
一种降低电磁干扰的方法，所述方法适用于调节通信系统中发送信号的频率，所述通信系统包括用于产生所述发送信号的发送电路和用于产生时钟信号以驱动所述发送电路的锁相环；所述方法包括：
对所述锁相环进行扫频操作，以调节所述时钟信号的输出频率，并通过调节所述输出频率调节所述发送信号的发送频率使所述发送信号符合标准频率范围。
优选的，所述通信系统包括：
第一通信收发机，所述第一通信收发机包括所述发送电路和第一接收电路；
第二通信收发机，所述第二通信收发机包括所述发送电路和第二接收电路。
优选的，所述锁相环的类型包括模拟锁相环和数字锁相环。
优选的，所述锁相环包括顺序连接的所述鉴相器、环路滤波器以及压控振荡器；
所述鉴相器的输入端接入驱动信号，所述驱动信号具有一输入频率，所述压控振荡器的输出端输出所述时钟信号，所述时钟信号具有一所述输出频率；
所述鉴相器将所述输出频率和所述输入频率进行比较得到频率误差，并输出一与所述频率误差成正比的误差信号，所述环路滤波器对所述误差信号进行噪声滤除，所述压控振荡器根据进行噪声滤除后的所述误差信号和预设的线性调节策略调节所述时钟信号的所述输出频率。
优选的，所述锁相环还包括与所述压控振荡器的输入端连接的控制器，所述控制器用于输出一扫频控制信号以完成所述扫频操作。
优选的，对所述锁相环进行所述扫频操作的具体步骤如下：
由所述控制器输出一扫频控制信号并叠加在进行噪声滤除后的所述误差信号上，以控制所述锁相环输出的时钟信号的所述输出频率以预设时间段为周期在频率范围内以预设速度波动。
优选的，所述预设时间段包括1ms。
优选的，所述第一频率范围的上限为10ppm。
本发明的有益效果：使通信过程中的信号频谱符合标准规定，有效降低通信系统的电磁干扰。
附图说明
图1为现有技术中，通信系统示意图；
图2为现有技术中，100M车载以太网频谱上下限的示意图；
图3为现有技术中，某个实际发送信号的频谱的示意图；
图4为本发明一种优选的实施例中，锁相环原理图之一；
图5为本发明一种优选的实施例中，压控振荡器输入输出示意图；
图6为本发明一种优选的实施例中，锁相环原理图之二；
图7为本发明一种优选的实施例中，锁相环扫频示意图；
图8为本发明一种优选的实施例中，扫频控制电压示意图；
图9为本发明一种优选的实施例中，经过扫频控制后的信号频谱。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
如图1所示，一种降低电磁干扰的方法，方法适用于调节通信系统中发送信号的频率，通信系统包括用于产生发送信号的发送电路和用于产生时钟信号以驱动发送电路的锁相环；方法包括：
对锁相环进行扫频操作，以调节时钟信号的输出频率，并通过调节输出频率调节发送信号的发送频率使发送信号符合标准频率范围。
较佳的实施例中，通信系统包括：
第一通信收发机，第一通信收发机包括发送电路和第一接收电路；
第二通信收发机，第二通信收发机包括发送电路和第二接收电路。
较佳的实施例中，锁相环的类型包括模拟锁相环和数字锁相环。
在本实施例中，锁相环为模拟锁相环时，误差信号为一个电压信号，锁相环为数字锁相环时，误差信号为一个数字误差。
较佳的实施例中，锁相环包括顺序连接的鉴相器、环路滤波器以及压控振荡器；
鉴相器的输入端接入驱动信号，驱动信号具有一输入频率，压控振荡器的输出端输出时钟信号，时钟信号具有一输出频率；
鉴相器将输出频率和输入频率进行比较得到频率误差，并输出一与频率误差成正比的误差信号，环路滤波器对误差信号进行噪声滤除，压控振荡器根据进行噪声滤除后的误差信号和预设的线性调节策略调节时钟信号的输出频率。
较佳的实施例中，锁相环还包括与压控振荡器的输入端连接的控制器，控制器用于输出一扫频控制信号以完成扫频操作。
较佳的实施例中，对锁相环进行扫频操作的具体步骤如下：
由控制器输出一扫频控制信号并叠加在进行噪声滤除后的误差信号上，以控制锁相环输出的时钟信号的输出频率以预设时间段为周期在频率范围内以预设速度波动。
较佳的实施例中，预设时间段包括1ms。
较佳的实施例中，第一频率范围的上限为10ppm。
在一个具体实施例中，锁相环的原理如图4所示，由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器三部分组成。鉴相器将输出频率与输入频率进行比较，输出一个与频率误差成正比的电压信号(模拟锁相环)或一个数字误差(数字锁相环)；环路滤波器将鉴相器输出中的噪声滤除，输出更为纯净的误差信号；压控振荡器是锁相环中核心部分，在一定范围内，可以根据输入的电压(模拟锁相环)或者数字(数字锁相环)，线性调节输出的时钟信号的输出频率。
压控振荡器输入输出如图6所示，当输出频率大于目标频率时，鉴相器会产生误差信号，驱动压控振荡器减小输出频率，直到输出频率等于目标频率；反之亦然。基于这个原理，锁相环可以输出稳定可靠、频率准确的时钟信号。
当在压控振荡器的输入端，在原有的误差信号上叠加上一个扫频控制信号，可以实现锁相环信号频率的移动。如图6所示。扫频控制信号可以是一个控制电压(模拟锁相环)或者一个数字控制信号(数字锁相环)。
基于上述原理，本发明提出一种利用缓慢扫频来降低干扰分量的方法。由于锁相环可以通过在压控振荡器输入端叠加扫频控制信号来改变输出信号的频率，因此，本发明的技术方案使锁相环的输出频率在一定的范围内缓慢移动，如图7所示。
锁相环的输出通常为一个固定频率，如果输出幅度太大，则在频谱上会出现一个很大的单频分量，有可能违反标准规定的频谱要求。但是如果通过调整锁相环的扫频控制信号，使其输出频率在一定范围内缓慢漂移，则这个输出信号在频谱上将平均分布在这个区间内，而幅度将大大减小，以满足标准要求。
控制方案必须满足两点要求，1)移动的范围不能太大，以免超出标准规定的频率范围，例如不超过10ppm；2)移动的速度要足够缓慢，以免出现发射机信号频率变化太快，导致接收机无法跟踪发送信号的情况。
以锁相环输出100MHz时钟为例，通过控制锁相环频率在(100M+1000)Hz和(100M–1000)Hz之间，来回移动，周期为1ms，则在频谱上测出的信号强度，将降低50％以上。
相应的控制锁相环的电压可以如图8所示。
经过扫频控制后的信号频谱，如图9所示。可以看出，干扰信号的频谱变宽，但是强度降低，已经可以满足标准的要求。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (8)

1.一种降低电磁干扰的方法，其特征在于，所述方法适用于调节通信系统中发送信号的频率，所述通信系统包括用于产生所述发送信号的发送电路和用于产生时钟信号以驱动所述发送电路的锁相环；所述方法包括：
对所述锁相环进行扫频操作，以调节所述时钟信号的输出频率，并通过调节所述输出频率调节所述发送信号的发送频率使所述发送信号符合标准频率范围；
所述锁相环包括顺序连接的鉴相器、环路滤波器以及压控振荡器；
在所述压控振荡器的输入端叠加一扫频控制信号，以控制所述锁相环输出的时钟信号的所述输出频率以预设时间段为周期在频率范围内以预设速度波动，而幅度减小。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述通信系统包括：
第一通信收发机，所述第一通信收发机包括所述发送电路和第一接收电路；
第二通信收发机，所述第二通信收发机包括所述发送电路和第二接收电路。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述锁相环的类型包括模拟锁相环和数字锁相环。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述鉴相器的输入端接入驱动信号，所述驱动信号具有一输入频率，所述压控振荡器的输出端输出所述时钟信号，所述时钟信号具有一所述输出频率；
所述鉴相器将所述输出频率和所述输入频率进行比较得到频率误差，并输出一与所述频率误差成正比的误差信号，所述环路滤波器对所述误差信号进行噪声滤除，所述压控振荡器根据进行噪声滤除后的所述误差信号和预设的线性调节策略调节所述时钟信号的所述输出频率。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述锁相环还包括与所述压控振荡器的输入端连接的控制器，所述控制器用于输出一扫频控制信号以完成所述扫频操作。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，对所述锁相环进行所述扫频操作的具体步骤如下：
由所述控制器输出所述扫频控制信号并叠加在进行噪声滤除后的所述误差信号上，以控制所述锁相环输出的时钟信号的所述输出频率以预设时间段为周期在频率范围内以预设速度波动。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述预设时间段包括1ms。
8.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述频率范围的上限为10ppm。
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