專利名稱：一種時鐘電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子電路領域，尤其涉及一種時鐘電路。
背景技術：
時鐘源是雷達、通信、測試儀器等電子系統實現高性能指標的關鍵，很多現代電子設備和系統功能的實現都直接依賴于所用的時鐘源的性能。當前，高性能的時鐘源均通過頻率合成技術來實現。目前，頻率合成的主要方法有鎖相法(即間接式頻率合成)和直接數字法(基直接頻率合成)。間接式頻率合成器是利用鎖相環構成的頻率合成器，它利用鎖相環窄帶跟蹤特性，使輸出頻率鎖定在穩定的參考頻率上。基于鎖相環的間接式頻率合成器的缺點是相位噪聲指標差，因此不能使用鎖相環來產生相位噪聲指標要求高的時鐘源。
實用新型內容本實用新型針對現有技術中時鐘電路的相位噪聲指標差的缺陷，提供了一種能夠改進相位噪聲指標的時鐘電路。本實用新型提供了一種時鐘電路，該時鐘電路包括順次連接參考頻率產生電路、第一放大電路、第一倍頻電路、第一濾波電路、第二放大電路、第二倍頻電路和第二濾波電路，其中所述參考頻率產生電路產生參考頻率信號，所述參考頻率信號經所述第一放大電路放大、所述第一倍頻電路倍頻、所述第一濾波電路濾波、所述第二放大電路放大、所述第二倍頻電路倍頻以及所述第二濾波電路濾波后輸出期望的時鐘頻率信號。由于根據本實用新型的時鐘電路通過兩級放大電路、兩級倍頻電路和兩級濾波電路來對參考頻率產生電路產生的參考頻率信號進行放大、倍頻和濾波，所以其具有以下優點(1)相位噪聲指標好，因為相位噪聲主要取決于參考頻率產生電路的相位噪聲，各個倍頻電路的影響非常小；(2)根據本實用新型的時鐘電路沒有采用鎖相環電路，由于鎖相環電路對電源電壓波動非常敏感，所以根據本實用新型的時鐘電路能夠進一步降低相位噪聲，并且工作穩定；(3)根據本實用新型的時鐘電路沒有采用鎖相環電路，所以調試簡單，并且調試過程中對相位噪聲的影響也很小；(4)根據本實用新型的時鐘電路沒有采用昂貴的鎖相環和壓控振蕩器電路，因此成本低。
圖I是根據本實用新型的時鐘電路的框圖；圖2是根據本實用新型的時鐘電路的一種電路示意圖；圖3是根據本實用新型的時鐘電路的第一倍頻電路中二極管Dll的負端子節點處的頻譜特性示意圖；圖4是根據本實用新型的時鐘電路的第一倍頻電路的輸出信號的頻譜特性示意圖；[0011]圖5是根據本實用新型的時鐘電路的第一濾波電路的輸出信號的示意性頻譜特性；圖6是根據本實用新型的時鐘電路的第二倍頻電路的輸出信號的示意性頻譜特性；圖I是根據本實用新型的時鐘電路的第二濾波電路的輸出信號的示意性頻譜特性；圖8是根據本實用新型的時鐘電路的另一電路示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖來對根據本實用新型的時鐘電路進行詳細描述。如圖I所述，根據本實用新型的時鐘電路包括參考頻率產生電路101、第一放大電路102、第一倍頻電路103、第一濾波電路104、第二放大電路105、第二倍頻電路106和第二濾波電路107，其中所述參考頻率產生電路101產生參考頻率信號，所述參考頻率信號經所述第一放大電路102放大、所述第一倍頻電路103倍頻、所述第一濾波電路104濾波、所述第二放大電路105放大、所述第二倍頻電路106倍頻以及所述第二濾波電路107濾波后輸出期望的時鐘頻率信號。參考頻率產生電路101用于根據需要來向整個系統(即根據本實用新型的時鐘電路)提供參考頻率信號fo，其中，參考頻率產生電路101可以采用能夠產生參考頻率信號的各種形式的電路，優選采用有源晶振。圖2示出了根據本實用新型的時鐘電路的一種電路示意圖。在圖2中，參考頻率產生電路101包括有源晶振Y1、磁珠FBI、電容器Cl，其中，所述磁珠FBl —端連接到所述電容器Cl的一個端子、另一端連接到電源VCC，所述電容器Cl的另一端子連接到地，所述有源晶振Yl具有四個端子即電源端子、地端子、輸出端子和懸空端子，并且所述磁珠FBl和所述電容器Cl的公共端子連接到所述有源晶振Yl的電源端子上，所述有源晶振Yl的地端子接地，所述有源晶振Yl的輸出端子向所述第一放大電路102輸出所述參考頻率信號，所述有源晶振Yl的懸空端子懸空。這樣，電源VCC就通過磁珠FBl對有源晶振Yl供電，并且電容器Cl用作電源去耦電容。優選地,如圖2所不,第一放大電路102可以包括第一放大器U1、電容器C2、電容器C5和電感器LI，其中所述電容器C2的一端接收所述參考頻率、另一端子連接到所述第一放大器Ul的輸入端子上，所述電感器LI的一端連接到電源VCC上、另一端子連接到所述第一放大器的輸出端子上，所述電容器C5的一端連接到電源VCC上、另一端子接地，所述第一放大器Ul的第三端子接地。可見，第一放大器U1、電感器LI和電容器C5構成了射頻放大器電路，用于對參考頻率產生電路101產生的參考頻率信號f0進行放大。還如圖2所示，所述第一倍頻電路103可以包括電容器C4、電感器L4、二極管Dl I、二極管D10、電感器L2、電感器L3、電容器C16以及電容器C21，其中，所述電容器C4 一端接收所述第一放大電路102的輸出信號、另一端子連接到所述二極管Dll的負端子，所述電感器L4和所述電感器L2的公共端子以及所述二極管DlO的正端子連接到所述二極管Dll的負端子上，所述電感器L4、所述二極管Dll的正端子以及所述二極管DlO的負端子接地，所述電感器L2的另一端子連接到所述電容器C16和所述電感器L3的公共端子，所述電感器L3的另一端子接地，所述電容器C16的另一端子連接到所述電容器C21的一個端子上，所述、電容器C21的另一端子接地，所述電容器C16和所述電容器C21的公共端子作為所述第一倍頻電路103的輸出。在該第一倍頻電路103中，參考頻率信號f0經二極管Dll和DlO產生諧波信號，其中，二極管Dll和DlO兩者并聯反向連接，作為奇數次諧波的選頻電路，其可將第一放大電路102的輸出信號進行倍頻，并保留奇數次信號的增益、消弱偶數次信號的增益。其中，所述二極管Dll和所述二極管DlO可以是PIN 二極管或者變容二極管。在二極管Dll的負端子節點處的輸出信號的示意性頻譜特性如圖3所示。另外，在該第一倍頻電路103中，電感器L4起著倍頻輸入匹配的作用；電感器L2、電感器L3、電容器C16和電容器C21構成了選頻兼阻抗匹配電路，對選定的諧波產生諧振，并抑制不需要的諧波信號。通過調整電感器L2、電感器L3、電容器C16和電容器C21的數值，能夠從篩選出的奇數次諧波信號中再次篩選出第N次諧波，以最大限度地保留第N次諧波的信號增益，并消弱其他諧波信號的強度。圖4是第一倍頻電路103的輸出信號的示意性頻譜特性，其示出了最終篩選 出第5次諧波信號。另外，第一濾波電路104用于對第一倍頻電路103的輸出進行濾波，從而抑制不需要的諧波信號。第一濾波電路104可以采用聲表面濾波器，它的中心頻率為選定諧波的中心頻率。圖5是第一濾波電路104的輸出信號的示意性頻譜特性，由于第一倍頻電路103最終篩選出第5次諧波信號，所以第一濾波電路104濾除了其他各次諧波信號，只保留了第5次諧波信號。第一濾波電路104的輸出信號由第二放大電路105進行再次放大。第二放大電路105可以如圖2中所示，包括第二放大器U3、電容器C24、電容器C7和電感器L5，其中所述電容器C24的一端接收所述第一濾波電路的輸出信號、另一端子連接到所述第二放大器U3的輸入端子上，所述電感器L5的一端連接到電源VCC上、另一端子連接到所述第二放大器U3的輸出端子上，所述電容器C7的一端連接到電源VCC上、另一端子接地，所述第二放大器U3的第三端子接地。此外，第二倍頻電路106用于對第二放大電路105的輸出信號進行奇數次諧波選頻，以最大限度地保留奇數次信號增益并消弱偶數次信號增益，其電路圖可以如圖2所示。第二倍頻電路106可以包括電容器C25、電容器C26、電容器C27、電容器C18、二極管D21以及二極管D20,其中,所述電容器C25的一端接收所述第二放大電路105的輸出信號、另一端子連接到所述二極管D21的負端子上，所述電容器C26、所述電容器C27、所述電容器C18的公共端子以及所述二極管D20的正端子連接到所述二極管D21的負端子上，所述電容器C26的另一端子、所述二極管D21的正端子、所述電容器C18的另一端子以及所述二極管D20的負端子接地，所述電容器C27的另一端子作為所述第二倍頻電路106的輸出。在第二倍頻電路106中，二極管D21和D20用于產生諧波信號，電容器C26用作倍頻輸入匹配，電容器C18用于選頻兼阻抗匹配。其中，所述二極管D21和所述二極管D20可以為PIN 二極管。第二倍頻電路106的輸出信號的示意性頻譜特性如圖6所示。第二倍頻電路106的輸出經第二濾波電路107濾波后，會得到指定的奇數次諧波Imftl，即得到一個本振信號U，第二濾波電路107的輸出信號的頻譜特性示意圖如圖7所示。以上描述了對奇數次諧波進行倍頻的電路實現方式。下面結合圖8來描述對偶數次諧波進行倍頻的電路實現方式。為了對偶數次諧波進行倍頻，第一倍頻電路103和第二倍頻電路106可以如圖8所示，而參考頻率產生電路101、第一放大電路102、第一濾波電路104、第二放大電路105、第二濾波電路107則可以與圖2所示相同。如圖8所示，第一倍頻電路103可以包括電容器C4、電感器L4、二極管Dl、電阻器Rl、電感器L2、電感器L3、電容器C16以及電容器C21，其中，所述電容器C4 一端接收所述第一放大電路Ul的輸出信號、另一端子連接到所述二極管Dl的負端子，所述電感器L4、所述電阻器Rl和所述電感器L2的公共端子連接到所述二極管Dl的負端子上，所述電感器L4的另一端子、所述二極管Dl的正端子以及所述電阻器Rl的另一端子接地，所述電感器L2的另一端子連接到所述電容器C16和所述電感器L3的公共端子，所述電感器L3的另一端子接地，所述電容器C16的另一端子連接到所述電容器C21的一個端子上，所述電容器C21的另一端子接地，所述電容器C16和所述電容器C21的公共端子作為所述第一倍頻電路103的輸出。其中，二極管Dl可以是PIN 二極管或者變容二極管。此外，如圖8所示，第二倍頻電路106可以包括電容器C25、電容器C26、電容器C27、電容器C18、二極管D2以及電阻器R2，其中，所述電容器C25的一端接收所述第二放大電路U3的輸出信號、另一端子連接到所述二極管D2的負端子上，所述電容器C26、所述電容器C27、所述電容器C18以及所述電阻器R2的公共端子連接到所述二極管D2的負端子上，所述電容器C26的另一端子、所述二極管D2的正端子、所述電容器C18的另一端子以及所述電阻器R2的另一端子接地，所述電容器C27的另一端子作為所述第二倍頻電路106的輸出。其中，二極管D2可以為PIN 二極管。在根據本實用新型的另一優選實施方式中，可以在參考頻率產生電路101中增加頻率微調電路，以對參考頻率廣生電路101廣生的參考頻率進彳丁微調，從而使得參考頻率產生電路101輸出更為精確的參考頻率。如圖2和圖3所示，所述頻率微調電路可以包括可變電阻器R3和電容器C9，其中，所述可變電阻器R3的第一固定端子連接到電源VCC，所述可變電阻器R3的第二固定端子與所述可變電阻器R3的可動端子均連接到所述有源晶振Yl的懸空端子上，所述電容器C9的一個端子連接到所述有源晶振Yl的懸空端子上、另一端子接地。通過調整可變電阻器R3的電阻值，就能夠對參考頻率產生電路101的輸出參考頻率進行微調。 以上結合優選實施方式對根據本實用新型的時鐘電路進行了描述，應當理解，在不背離本實用新型精神和范圍的情況下，可以對本實用新型進行各種變形和修改。
權利要求1.一種時鐘電路，其特征在于，該時鐘電路包括順次連接的參考頻率產生電路、第一放大電路、第一倍頻電路、第一濾波電路、第二放大電路、第二倍頻電路和第二濾波電路，其中 所述參考頻率產生電路產生參考頻率信號，所述參考頻率信號經所述第一放大電路放大、所述第一倍頻電路倍頻、所述第一濾波電路濾波、所述第二放大電路放大、所述第二倍頻電路倍頻以及所述第二濾波電路濾波后輸出期望的時鐘頻率信號。
2.根據權利要求I所述的時鐘電路，其特征在于，所述參考頻率產生電路包括有源晶振Y1、磁珠FBI、電容器Cl，其中，所述磁珠FBl —端連接到所述電容器Cl的一個端子、另一端連接到電源，所述電容器Cl的另一端子連接到地，所述有源晶振Yl具有四個端子即電源 端子、地端子、輸出端子和懸空端子，并且所述磁珠FBl和所述電容器Cl的公共端子連接到所述有源晶振Yl的電源端子上，所述有源晶振Yl的地端子接地，所述有源晶振Yl的輸出端子向所述第一放大電路輸出所述參考頻率，所述有源晶振Yl的懸空端子懸空。
3.根據權利要求2所述的時鐘電路，其特征在于，所述參考頻率產生電路還包括對所述參考頻率廣生電路所廣生的參考頻率"[目號進行微調的頻率微調電路。
4.根據權利要求3所述的時鐘電路，其特征在于，所述頻率微調電路包括可變電阻器R3和電容器C9，其中，所述可變電阻器R3的第一固定端子連接到所述電源，所述可變電阻器R3的第二固定端子與所述可變電阻器R3的可動端子均連接到所述有源晶振Yl的懸空端子上，所述電容器C9的一個端子連接到所述有源晶振Yl的懸空端子上、另一端子接地。
5.根據權利要求I所述的時鐘電路，其特征在于，所述第一放大電路包括第一放大器、電容器C2、電容器C5和電感器LI，其中所述電容器C2的一端接收所述參考頻率、另一端子連接到所述第一放大器的輸入端子上，所述電感器LI的一端連接到電源上、另一端子連接到所述第一放大器的輸出端子上，所述電容器C5的一端連接到所述電源上、另一端子接地，所述第一放大器的第三端子接地。
6.根據權利要求I至5中任一項權利要求所述的時鐘電路，其特征在于，所述第一倍頻電路包括電容器C4、電感器L4、二極管Dl I、二極管D10、電感器L2、電感器L3、電容器C16以及電容器C21，其中，所述電容器C4 一端接收所述第一放大電路的輸出信號、另一端子連接到所述二極管Dll的負端子，所述電感器L4和所述電感器L2的公共端子以及所述二極管DlO的正端子連接到所述二極管Dll的負端子上，所述電感器L4、所述二極管Dll的正端子以及所述二極管DlO的負端子接地，所述電感器L2的另一端子連接到所述電容器C16和所述電感器L3的公共端子，所述電感器L3的另一端子接地，所述電容器C16的另一端子連接到所述電容器C21的一個端子上，所述電容器C21的另一端子接地，所述電容器C16和所述電容器C21的公共端子作為所述第一倍頻電路的輸出。
7.根據權利要求6所述的時鐘電路，其特征在于，所述二極管Dll和所述二極管DlO是PIN 二極管或者變容二極管。
8.根據權利要求6所述的時鐘電路，其特征在于，所述第二放大電路包括第二放大器、電容器C24、電容器C7和電感器L5，其中所述電容器C24的一端接收所述第一濾波電路的輸出信號、另一端子連接到所述第二放大器的輸入端子上，所述電感器L5的一端連接到電源上、另一端子連接到所述第二放大器的輸出端子上，所述電容器C7的一端連接到所述電源上、另一端子接地，所述第二放大器的第三端子接地。
9.根據權利要求6所述的時鐘電路，其特征在于，所述第二倍頻電路包括電容器C25、電容器C26、電容器C27、電容器C18、二極管D21以及二極管D20，其中，所述電容器C25的一端接收所述第二放大電路的輸出信號、另一端子連接到所述二極管D21的負端子上，所述電容器C26、所述電容器C27、所述電容器C18的公共端子以及所述二極管D20的正端子連接到所述二極管D21的負端子上，所述電容器C26的另一端子、所述二極管D21的正端子、所述電容器C18的另一端子以及所述二極管D20的負端子接地，所述電容器C27的另一端子作為所述第二倍頻電路的輸出。
10.根據權利要求9所述的時鐘電路，其特征在于，所述二極管D21和所述二極管D20為PIN 二極管。
11.根據權利要求I至5中任一項權利要 求所述的時鐘電路，其特征在于，所述第一倍頻電路包括電容器C4、電感器L4、二極管Dl、電阻器R1、電感器L2、電感器L3、電容器C16以及電容器C21，其中，所述電容器C4 一端接收所述第一放大電路的輸出信號、另一端子連接到所述二極管Dl的負端子，所述電感器L4、所述電阻器Rl和所述電感器L2的公共端子連接到所述二極管Dl的負端子上，所述電感器L4的另一端子、所述二極管Dl的正端子以及所述電阻器Rl的另一端子接地，所述電感器L2的另一端子連接到所述電容器C16和所述電感器L3的公共端子，所述電感器L3的另一端子接地，所述電容器C16的另一端子連接到所述電容器C21的一個端子上，所述電容器C21的另一端子接地，所述電容器C16和所述電容器C21的公共端子作為所述第一倍頻電路的輸出。
12.根據權利要求11所述的時鐘電路，其特征在于，所述二極管Dl是PIN二極管或者變容二極管。
13.根據權利要求11所述的時鐘電路，其特征在于，所述第二放大電路包括第二放大器、電容器C24、電容器C7和電感器L5，其中所述電容器C24的一端接收所述第一濾波電路的輸出信號、另一端子連接到所述第二放大器的輸入端子上，所述電感器L5的一端連接到電源上、另一端子連接到所述第二放大器的輸出端子上，所述電容器C7的一端連接到所述電源上、另一端子接地，所述第二放大器的第三端子接地。
14.根據權利要求11所述的時鐘電路，其特征在于，所述第二倍頻電路包括電容器C25、電容器C26、電容器C27、電容器C18、二極管D2以及電阻器R2，其中，所述電容器C25的一端接收所述第二放大電路的輸出信號、另一端子連接到所述二極管D2的負端子上，所述電容器C26、所述電容器C27、所述電容器C18以及所述電阻器R2的公共端子連接到所述二極管D2的負端子上，所述電容器C26的另一端子、所述二極管D2的正端子、所述電容器C18的另一端子以及所述電阻器R2的另一端子接地，所述電容器C27的另一端子作為所述第二倍頻電路的輸出。
15.根據權利要求14所述的時鐘電路，其特征在于，所述二極管D2為PIN二極管。
專利摘要本實用新型針對現有技術中時鐘電路的相位噪聲指標差的缺陷，提供了一種能夠改進相位噪聲指標的時鐘電路。本實用新型提供了一種時鐘電路，該時鐘電路包括參考頻率產生電路、第一放大電路、第一倍頻電路、第一濾波電路、第二放大電路、第二倍頻電路和第二濾波電路，其中所述參考頻率產生電路產生參考頻率，所述參考頻率經所述第一放大電路放大、所述第一倍頻電路倍頻、所述第一濾波電路濾波、所述第二放大電路放大、所述第二倍頻電路倍頻以及所述第二濾波電路濾波后輸出期望的時鐘頻率。
文檔編號H03B5/04GK202364176SQ201120464759
公開日2012年8月1日 申請日期2011年11月21日 優先權日2011年11月21日
發明者嚴勇, 馮為心, 徐衛東, 胡曉寧 申請人:北京東方廣視科技股份有限公司