CN112202446B - 一种相位同步装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种相位同步装置和方法，所述装置包括第一、二触发器，所述第一触发器的接收端与第一信号源连接，所述第一触发器的时钟信号端与第二信号源连接，所述第二触发器的接收端与第一信号源连接，所述第二触发器的时钟信号端与第二信号源连接，一方面，避免因两个信号的相位不同而造成的***性能下降的情况，保证***的工作性能；另一方面，无需设置晶体振荡器和滤波器等元器件来额外产生方波作为时钟控制信号，减少了元器件的购置，降低了信号处理的成本。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种相位同步装置和方法、蜂窝网络的天线阵发射机、蜂窝网络的天线阵接收机以及无线多天线阵电子设备。
背景技术
无线电通信设备需要产生稳定的工作频率，以进行正确操作。一般是通过使用晶体振荡器来产生，因为晶体振荡器只允许同自身共振频率相同的信号通过，所以晶体振荡器可以产生非常精确的频率，频率的大小取决于晶体的大小和特性，将晶体振荡器产生的信号作为时钟信号。
时分双工***中，为了降低功耗，需要在非工作时关闭锁相环，工作时开启，这样使频率可以实现锁定，且每次开关后均是稳定的，但相位却不能保证每次都一样，是随机的出现相差180°，两个信号的相差在相控阵或多天线***会引起波束指向偏差和增益降低，会影响基带数据出现失同步，造成误码甚至高阶调制解调失败，严重影响***的性能。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种相位同步装置和方法、蜂窝网络的天线阵发射机、蜂窝网络的天线阵接收机以及无线多天线阵电子设备，以解决现有技术中存在的技术缺陷。
本申请实施例提供一种相位同步装置，包括第一、二触发器，所述第一触发器的接收端与第一信号源连接，所述第一触发器的时钟信号端与第二信号源连接，所述第二触发器的接收端与第一信号源连接，所述第二触发器的时钟信号端与第二信号源连接。
本申请实施例还公开了一种相位同步的方法，包括：
接收待处理的第一信号和第二信号，所述第一信号和第二信号为同频异相的方波信号；
将两个所述第一信号输入至第一、二触发器的信号接收端；
将两个所述第二信号输入至所述第一、二触发器的时钟信号端；
所述第一、二触发器的输出端分别输出同频同相的第三、四信号。
本申请实施例还公开了一种蜂窝网络的天线阵发射机，包括如上所述的相位同步装置。
本申请实施例还公开了一种蜂窝网络的天线阵接收机，包括如上所述的相位同步装置。
本申请实施例还公开了一种无线多天线阵电子设备，包括如上所述的相位同步装置。
与现有技术相比，本申请的技术效果为：所述装置通过对同频异相的两个方波信号进行相位同步处理，第一、二触发器的接收端接收第一信号源输出的第一信号，第一、二触发器的时钟信号端接收第二信号源输出的第二信号，直接将第二信号作为时钟控制信号分别输入至第一触发器和第二触发器，所述第一、二触发器的输出端分别输出同频同相的信号，一方面，避免因两个信号的相位不同而造成的***性能下降的情况，对于时分***中快速实现多片设备间的相位同步；另一方面，无需设置晶体振荡器和滤波器等元器件来额外产生方波作为时钟控制信号，减少了元器件的购置，降低了信号处理的成本。
附图说明
图1为本申请相位同步装置的结构示意图；
图2a为本申请中第一、二信号和第三、四信号的波形的示意图；
图2b为本申请中处理第一、二信号输出的第三、四信号波形的示意图；
图3为本申请一实施例相位同步方法的流程示意图；
图4为本申请另一实施例相位同步方法的流程示意图。
附图标记中，1-第一信号源；2-第二信号源；11-第一触发器；12-第二触发器、21-第一延时器；22-第二延时器；31-第一缓冲器；32-第二缓冲器；40-倍频器。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的具体实施方式进行描述。
在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。
在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。
在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。
除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。
参见图1和2所示，一种相位同步装置，包括第一、二触发器11、12，所述第一触发器11的接收端与第一信号源1连接，所述第一触发器11的时钟信号端与第二信号源2连接，所述第二触发器12的接收端与第一信号源1连接，所述第二触发器12的时钟信号端与第二信号源2连接。
第一信号源1和第二信号源2分别产生第一信号和第二信号，所述第一信号和第二信号为同频异相的方波信号，即本装置是对同频异相的两个方波信号进行相位同步处理，通过第一、二触发器11、12的接收端接收第一信号源1输出的第一信号，第一、二触发器11、12的时钟信号端接收第二信号源2输出的第二信号，由于第二信号是方波信号，即直接将第二信号作为时钟控制信号分别输入至第一触发器11和第二触发器12，所述第一、二触发器11、12的输出端分别输出同频同相的信号，一方面，避免因两个信号的相位不同而造成的***性能下降的情况，对于时分***中快速实现多片设备间的相位同步；另一方面，无需设置晶体振荡器和滤波器等元器件来额外产生方波作为时钟控制信号，减少了元器件的购置，降低了信号处理的成本。
本申请第一、二触发器11、12为边沿触发器，上述边沿触发器实现触发器的次态仅仅取决于时钟脉冲的下降沿或上升沿到达时刻输入信号的状态，而与其他时刻触发器输入信号的状态无关。因此，边沿触发器大大提高了工作的可靠性，增强了抗干扰能力。
本申请的相位同步装置还包括第一、二延时器21、22，所述第一延时器21的输出端与第一触发器11的接收端连接，所述第二延时器22的输出端与第二触发器12的接收端连接，所述第一、二延时器21、22的接收端与第一信号源1连接。
通过设置第一、二延时器21、22，第一、二延时器21、22对两个第一信号分别进行延时处理，将两个第一信号分别输入至第一、二触发器11、12的时间错开，防止两个第一信号输入至第一、二触发器11、12出现死区的情况，确保第一信号和第二信号能够稳定地进行相位同步，提高***的性能。
所述第一、二延时器21、22的接收端分别与第一缓冲器31的信号输出端连接，所述第一缓冲器31的接收端与第一信号源1连接。
所述第一缓冲器31能够放大第一信号，不仅确保第一缓冲器31的输出两路第一信号的强度，而且保证了两个第一信号始终能够同步传输。
本申请的相位同步装置还包括第二缓冲器32，所述第一、二触发器11、12的时钟信号端分别与所述第二缓冲器32的信号输出端连接，所述第二缓冲器32的接收端与第二信号源2连接。
上述第二缓冲器32可以为零延时缓冲器，所述第二缓冲器32将一个时钟控制信号扇出成多个时钟控制信号，并使这些输出之间有零延时和很低的偏斜，第二缓冲器32一转多方式增加了电路时钟的同步性，保证了两个作为时钟控制信号的第二信号始终能够同步传输。
所述第二缓冲器32的接收端与倍频器40的信号输出端连接，所述倍频器40的接收端与第二信号源2连接。
倍频器40的设置，比如输入频率为f1，则输出频率为f0＝nf1，系数n为1/2，或为2，图2a和2b中示出倍频后的第二信号的系数n就设定为1/2，当然，可以根据实际的信号处理工况，来设定系数n，一般倍频器40将第二信号的频率增加两倍，以提高第一、二触发器11、12的输出同频同相信号的速度，进一步提高***的性能。
本装置处理得到的第三、四信号的输出参见图2a所示，延时后的第一信号作为第一、二触发器11、12的输入信号，第二信号倍频后作为第一、二触发器11、12时钟控制信号，第一、二触发器11、12基于倍频后的第二信号处理延时后的第一信号，输出第三、四信号。
下面结合图2b所示，对本申请中第一、二触发器11、12基于倍频后的第二信号处理延时后的第一信号作详细说明。
在第二信号的每个上升沿触发延时后的第一信号的跳变，上升沿之后的高电平信号维持第一信号跳变之后的状态；第二信号的每个下降沿以及下降沿之后的低电平信号维持延时后第一信号输入的状态，
在t0至t1区间内，作为时钟信号的第二信号包括下降沿以及下降沿之后的低电平信号，第一、二触发器接收时钟信号，第一、二触发器输出的第三、四信号维持延时后第一信号的输入状态；
在t1至t2区间内，作为时钟信号的第二信号包括上升沿以及上升沿之后的高电平信号，第二信号的上升沿触发延时后的第一信号的跳变，上升沿之后的高电平信号维持第一信号跳变之后的状态，第一、二触发器输出的第三、四信号为低电平状态，如图2b所示。
在t0至t2区间，第三、四信号的输出为一个周期，t2至t4区间的第三、四信号的输出与t0至t2区间内第三、四信号的输出相同，如图2b所示。
图3示出了本申请一实施例的相位同步的方法的示意性流程图，包括步骤302至步骤308。
步骤302：接收待处理的第一信号和第二信号，所述第一信号和第二信号为同频异相的方波信号。
步骤304：将两个所述第一信号输入至第一、二触发器11、12的信号接收端。
步骤306：将两个所述第二信号输入至所述第一、二触发器11、12的时钟信号端。
步骤308：所述第一、二触发器11、12的输出端分别输出同频同相的第三、四信号。
本方法对同频异相的两个方波信号进行相位同步处理，通过第一、二触发器11、12的接收端接收第一信号源1输出的第一信号，第一、二触发器11、12的时钟信号端接收第二信号源2输出的第二信号，直接将第二信号作为时钟控制信号分别输入至第一触发器11和第二触发器12，所述第一、二触发器11、12的输出端分别输出同频同相的第三、四信号，一方面，避免因两个信号的相位不同而造成的***性能下降的情况，保证***的工作性能；另一方面，无需设置晶体振荡器和滤波器等元器件来额外产生方波作为时钟控制信号，减少了元器件的购置，降低了信号处理的成本。
图4示出了本申请另一实施例的相位同步的方法的示意性流程图，包括步骤402至步骤412。
步骤402：接收待处理的第一信号和第二信号，所述第一信号和第二信号为同频异相的方波信号。
步骤404：将所述第一信号转换成两个第一信号，对两所述第一信号分别进行延时处理。
将两个第一信号分别输入至第一、二触发器11、12的时间错开，防止两个第一信号输入至第一、二触发器11、12出现死区的情况，确保第一信号和第二信号能够稳定地进行相位同步，提高***的性能。
步骤406：将所述第二信号的频率加倍，将所述第二信号转换成两个第二信号。
可以将第二信号的频率增加两倍，以提高第一、二触发器11、12的输出同频同相信号的速度，进一步提高***的性能。
步骤408：将两个所述第一信号输入至第一、二触发器11、12的信号接收端。
步骤410：将两个所述第二信号输入至所述第一、二触发器11、12的时钟信号端。
步骤412：所述第一、二触发器11、12的输出端分别输出同频同相的第三、四信号。
本申请一实施例还提供一种蜂窝网络的天线阵发射机，包括如前所述的相位同步装置。
本申请一实施例还提供一种蜂窝网络的天线阵接收机，包括如前所述的相位同步装置。
本申请一实施例还提供一种无线多天线阵电子设备，包括如前所述的相位同步装置。
上述设备适用于多种无线多天线通信***，降低阵列天线中的波束指向性偏差，改善阵列天线中的增益，降低多入多出通信***中的基带失同步风险。
上述为本实施例的蜂窝网络的天线阵发射机、蜂窝网络的天线阵接收机以及无线多天线阵电子设备的示意性方案。需要说明的是，上述技术方案与相位同步的装置的技术方案属于同一构思，上述技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见相位同步的装置的技术方案的描述。
上面结合附图对本申请优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请构思的前提下做出各种变化。
Claims (9)
1.一种相位同步装置，其特征在于：包括第一、二触发器（11、12），所述第一触发器（11）的接收端与第一信号源（1）连接，所述第一触发器（11）的时钟信号端与第二信号源（2）连接，所述第二触发器（12）的接收端与第一信号源（1）连接，所述第二触发器（12）的时钟信号端与第二信号源（2）连接，其中，所述第一信号源（1）和所述第二信号源（2）被配置为分别产生第一信号和第二信号，所述第一信号和所述第二信号为同频异相的方波信号；
所述第一、二触发器（11、12）被配置为接收所述第一信号和所述第二信号，基于所述第二信号处理所述第一信号，并输出同频同相的第三、四信号；
所述相位同步装置还包括第一、二延时器（21、22），所述第一延时器（21）的输出端与第一触发器（11）的接收端连接，所述第二延时器（22）的输出端与第二触发器（12）的接收端连接，所述第一、二延时器（21、22）的接收端与第一信号源（1）连接，其中，所述第一、二延时器（21、22）将两个第一信号分别输入至所述第一、二触发器（11、12）的时间错开，防止两个第一信号输入至所述第一、二触发器（11、12）出现死区的情况。
2.根据权利要求1所述的相位同步装置，其特征在于：所述第一、二延时器（21、22）的接收端分别与第一缓冲器（31）的输出端连接，所述第一缓冲器（31）的接收端与第一信号源（1）连接。
3.根据权利要求1或2任意一项所述的相位同步装置，其特征在于：还包括第二缓冲器（32），所述第一、二触发器（11、12）的时钟信号端分别与所述第二缓冲器（32）的输出端连接，所述第二缓冲器（32）的接收端与第二信号源（2）连接。
4.根据权利要求3所述的相位同步装置，其特征在于：所述第二缓冲器（32）的接收端与倍频器（40）的输出端连接，所述倍频器（40）的接收端与第二信号源（2）连接。
5.一种相位同步的方法，其特征在于：用于权利要求1-4任一项所述相位同步装置，接收待处理的第一信号和第二信号，所述第一信号和第二信号为同频异相的方波信号；
将两个所述第一信号输入至第一、二触发器（11、12）的信号接收端；
将两个所述第二信号输入至所述第一、二触发器（11、12）的时钟信号端；
所述第一、二触发器（11、12）的输出端分别输出同频同相的第三、四信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将两个所述第一信号输入至第一、二触发器（11、12）的信号接收端之前，还包括：
将所述第一信号转换成两个第一信号；
对两个第一信号分别进行延时处理；
将两个所述第二信号输入至所述第一、二触发器（11、12）的时钟信号端之前，还包括：
将第二信号的频率加倍；
将第二信号转换成两个第二信号。
7.一种蜂窝网络的天线阵发射机，其特征在于：包括权利要求1 至4任一项所述的相位同步装置。
8.一种蜂窝网络的天线阵接收机，其特征在于：包括权利要求1 至4任一项所述的相位同步装置。
9.一种无线多天线阵电子设备，其特征在于：包括权利要求1 至4任一项所述的相位同步装置。
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