CN109639260A - 实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置及同步校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置，包括过零比较器，用于将同步时钟信号整形成方波；输入时钟信号模块，所述的输入时钟信号模块的输出端与所述的过零比较器的输入端相连接，用于对过零比较器输入时钟信号；地平面电位模块，所述的地平面电位模块的输出端与所述的过零比较器的输入端相连接，用于提供地平面的电位。本发明还涉及一种通过10MHz正弦波波形整形实现仪表参考时钟同步校准的方法。采用了该通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置及同步校准方法，当以10MHz正弦波时钟信号作为同步信号时，使用本发明的技术方案可有效提高仪表参考时钟同步成功率。
Description
技术领域
本发明涉及射频、通信测试和测量仪表领域，尤其涉及通用仪表间时钟同步技术领域，具体是指一种通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置及同步校准方法。
背景技术
在射频、通信测试中，常需要同时使用多种仪表，如信号发生器，信号分析仪等。在测量中，各测试仪表和被测设备各自的频率参考时钟不可避免的会有误差，因而会引入一定的频率误差。在工作频率高达GHz以上频段时，这种误差尤为明显。因此为了测量的精确性，需要同步各仪表及被测设备的参考时钟。
各厂家的测试仪表均提供了时钟同步接口，同步时钟频率通常为10MHz至50MHz不等，其中以10MHz参考时钟最为常见。而各厂家10MHz参考时钟的波形并没有通用标准，部分仪表输出的10MHz参考时钟为正弦波。10MHz的正弦波直接输入至锁相环进行频率合成，会带来一定的隐患。对于频率较低的参考信号(小于50MHz)，锁相环芯片通常需要信号为方波，以提高压摆率，减小失锁或错锁概率。正弦波信号上升沿较缓慢，若想提高信号压摆率，常见的方法是对信号进行功率放大，提高其幅度。这个方法的隐患在于：第一，各厂家同步时钟输出功率不一致，信号放大倍数不容易确定。若功率放大倍数不够，压摆率达不到要求，仍有可能出现频率锁定不正常，仪表同步失败的现象。若功率放大倍数太大，过高的参考信号功率电平，会影响系统的可靠性。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种信号压摆率高、提高仪表参考时钟同步成功率、应用范围广泛的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置及同步校准方法。
为了实现上述目的，本发明的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置及同步校准方法如下：
该通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置，其主要特点是，所述的装置包括：
过零比较器，用于将同步时钟信号整形成方波；
输入时钟信号模块，所述的输入时钟信号模块的输出端与所述的过零比较器的输入端相连接，用于对过零比较器输入时钟信号；
地平面电位模块，所述的地平面电位模块的输出端与所述的过零比较器的输入端相连接，用于提供地平面的电位。
较佳地，所述的装置还包括固定π衰减器，所述的固定π衰减器的输入端与所述的过零比较器的输出端相连接，用于根据后级电路对时钟功率电平的需求设置衰减器，对信号电平进行调整。
较佳地，所述的过零比较器的输入时钟信号进行交流耦合。
较佳地，所述的过零比较器在时钟信号的正半周输出高电平信号，所述的过零比较器在时钟信号的负半周输出低电平信号。
较佳地，所述的过零比较器的输出时钟信号根据直流供电的电平得出。
较佳地，所述的过零比较器由+5V单电源供电，所述的输出时钟信号的峰峰值约6.58V的方波。
较佳地，所述的10MHz频率分量功率为12.89dBm。
该基于上述装置通过10MHz正弦波波形整形实现仪表参考时钟同步校准的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)所述的装置对输入信号进行交流耦合隔直流；
(2)所述的过零比较器比较输入时钟信号和地平面的电位，判断时钟信号是否处于正半周，如果是，则输出高电平信号；否则，输出低电平信号。
较佳地，所述的装置还包括固定π衰减器，所述的方法还包括以下步骤(3)：
(3)所述的固定π衰减器对输出信号电平进行调整。
较佳地，所述的过零比较器由+5V单电源供电。
较佳地，所述的输出时钟信号的峰峰值约6.58V的方波。
较佳地，所述的10MHz频率分量功率为12.89dBm。
采用了本发明的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置及同步校准方法，避免了各厂家同步时钟输出功率不一致，信号放大倍数不容易确定的问题；避免了若功率放大倍数太大时，过高的参考信号功率电平，会影响系统的可靠性的问题。当以10MHz正弦波时钟信号作为同步信号时，使用本发明的技术方案可有效提高仪表参考时钟同步成功率。
附图说明
图1发明的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置的原理框图。
图2本发明的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置的电路原理图。
图3本发明的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置的电路PCB图。
图4本发明的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置的实物图。
图5本发明的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置的输入正弦波参考时钟波形图。
图6本发明的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置的电路输出的整形后参考时钟波形图。
图7本发明的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置的电路输出的整形后参考时钟频谱。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
该通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置，其中，所述的装置包括：
过零比较器，用于将同步时钟信号整形成方波；
输入时钟信号模块，所述的输入时钟信号模块的输出端与所述的过零比较器的输入端相连接，用于对过零比较器输入时钟信号；
地平面电位模块，所述的地平面电位模块的输出端与所述的过零比较器的输入端相连接，用于提供地平面的电位。
作为本发明的优选实施方式，所述的装置还包括固定π衰减器，所述的固定π衰减器的输入端与所述的过零比较器的输出端相连接，用于根据后级电路对时钟功率电平的需求设置衰减器，对信号电平进行调整。
作为本发明的优选实施方式，所述的过零比较器的输入时钟信号进行交流耦合。
作为本发明的优选实施方式，所述的过零比较器在时钟信号的正半周输出高电平信号，所述的过零比较器在时钟信号的负半周输出低电平信号。
作为本发明的优选实施方式，所述的过零比较器的输出时钟信号根据直流供电的电平得出。
作为本发明的优选实施方式，所述的过零比较器由+5V单电源供电，所述的输出时钟信号的峰峰值约6.58V的方波。
作为本发明的优选实施方式，所述的10MHz频率分量功率为12.89dBm。
该基于上述装置通过10MHz正弦波波形整形实现仪表参考时钟同步校准的方法，其中包括以下步骤：
(1)所述的装置对输入信号进行交流耦合隔直流；
(2)所述的过零比较器比较输入时钟信号和地平面的电位，判断时钟信号是否处于正半周，如果是，则输出高电平信号；否则，输出低电平信号；
(3)所述的固定π衰减器对输出信号电平进行调整。
作为本发明的优选实施方式，所述的过零比较器由+5V单电源供电。
作为本发明的优选实施方式，所述的输出时钟信号的峰峰值约6.58V的方波。
作为本发明的优选实施方式，所述的10MHz频率分量功率为12.89dBm。
本发明的具体实施方式中，本发明提出了一种针对10MHz正弦波的波形整形方法，可以有效提高信号的压摆率，且将信号功率控制在安全合理的范围内。本发明可有效提高由10MHz正弦波参考信号时钟同步成功率。对于非正弦波的其他10MHz参考时钟信号，如方波、三角波等，本方法设计的电路仍能使用，不影响其正常同步。
本发明基于运算放大器及电压比较器技术，将同步时钟信号整形成方波，其幅度几乎不受输入信号功率限制，而是由电路本身决定，消除了不同仪表输出时钟功率不一致带来的影响。
本发明提高仪表参考时钟同步成功率的方法如附图1至3所示。
具体实施方式如下：
一，对输入信号交流耦合隔直流，以免直流分量对后级电路造成影响。虽然理想正弦波不带有直流分量，但仍可能由于电路的非理想特性而携带直流分量。
二，通过一个由运放构成的过零比较器，将输入时钟信号和地平面的电位进行比较。在时钟信号的正半周，比较器输出一个高电平；在时钟信号的负半周，比较器输出一个低电平。从而10MHz正弦波时钟信号被整形成方波信号，压摆率得到明显提高。如图4至图5所示。比较器的直流供电电平决定了输出时钟信号的幅值。当比较器正5V单电源供电时，实测输出为峰峰值约6.58V的方波。对其频谱分量进行分析，10MHz频率分量功率为12.89dBm。此功率电平能满足各频率合成电路对输出参考时钟的要求。
三，在运放的输出端，预留了固定π衰减器位置，可以结合实际后级电路对时钟功率电平的需求设置衰减器，对信号电平进行调整。
采用了本发明的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置及同步校准方法，避免了各厂家同步时钟输出功率不一致，信号放大倍数不容易确定的问题；避免了若功率放大倍数太大时，过高的参考信号功率电平，会影响系统的可靠性的问题。当以10MHz正弦波时钟信号作为同步信号时，使用本发明的技术方案可有效提高仪表参考时钟同步成功率。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (12)
1.一种通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置，其特征在于，所述的装置包括：
过零比较器，用于将同步时钟信号整形成方波；
输入时钟信号模块，所述的输入时钟信号模块的输出端与所述的过零比较器的输入端相连接，用于对过零比较器输入时钟信号；
地平面电位模块，所述的地平面电位模块的输出端与所述的过零比较器的输入端相连接，用于提供地平面的电位。
2.根据权利要求1所述的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置，其特征在于，所述的装置还包括固定π衰减器，所述的固定π衰减器的输入端与所述的过零比较器的输出端相连接，用于根据后级电路对时钟功率电平的需求设置衰减器，对信号电平进行调整。
3.根据权利要求1所述的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置，其特征在于，所述的过零比较器的输入时钟信号进行交流耦合。
4.根据权利要求1所述的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置，其特征在于，所述的过零比较器在时钟信号的正半周输出高电平信号，所述的过零比较器在时钟信号的负半周输出低电平信号。
5.根据权利要求1所述的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置，其特征在于，所述的过零比较器的输出时钟信号根据直流供电的电平得出。
6.根据权利要求1所述的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置，其特征在于，所述的过零比较器由+5V单电源供电，所述的输出时钟信号的峰峰值约6.58V的方波。
7.根据权利要求6所述的通过10MHz正弦波波形整形实现提高仪表参考时钟同步成功率的装置，其特征在于，所述的10MHz频率分量功率为12.89dBm。
8.一种利用权利要求1所述的装置通过10MHz正弦波波形整形实现仪表参考时钟同步校准的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)所述的装置对输入信号进行交流耦合隔直流；
(2)所述的过零比较器比较输入时钟信号和地平面的电位，判断时钟信号是否处于正半周，如果是，则输出高电平信号；否则，输出低电平信号。
9.根据权利要求8所述的通过10MHz正弦波波形整形实现仪表参考时钟同步校准的方法，其特征在于，所述的装置还包括固定π衰减器，所述的方法还包括以下步骤(3)：
(3)所述的固定π衰减器对输出信号电平进行调整。
10.根据权利要求8所述的通过10MHz正弦波波形整形实现仪表参考时钟同步校准的方法，其特征在于，所述的过零比较器由+5V单电源供电。
11.根据权利要求10所述的通过10MHz正弦波波形整形实现仪表参考时钟同步校准的方法，其特征在于，所述的输出时钟信号的峰峰值约6.58V的方波。
12.根据权利要求11所述的通过10MHz正弦波波形整形实现仪表参考时钟同步校准的方法，其特征在于，所述的10MHz频率分量功率为12.89dBm。
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