[发明专利]一种相位噪声非线性放大方法及装置

说明书

本发明属于集成电路技术领域，具体为一种相位噪声非线性放大方法及装置；具体包括环形振荡器，环形振荡器由M个逻辑器件组成，0节点的逻辑器件执行异或非操作，其余节点的逻辑器件执行异或操作；每个节点逻辑器件的两个输入端分别连接相邻两个节点逻辑器件的输出端；每个节点的逻辑器件两个输入由相邻两个逻辑门提供，经逻辑运算后的输出反馈给相邻两个节点的逻辑器件的输入，环形振荡器中所有节点的逻辑器件均可以输出信号；本发明只需要少量的数字逻辑门就可以将周期振荡中的相位噪声进行非线性放大产生宽带相位噪声信号，易于实现集成化、小型化和低功耗，解决了传统上环形振荡器中相位抖动较小的问题。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体为一种相位噪声非线性放大方法及装置。

背景技术

相位噪声是指信号源中，由各种随机噪声所引起的输出信号瞬时频率或相位的起伏，通常是由振荡器本身内各器件所产生的各种随机噪声（如电阻产生的热噪声、半导体器件所产生的散弹噪声和闪烁噪声等）引起的。

相位噪声是衡量频率标准源（高稳晶振、原子频标等）频稳质量的重要指标，对电子设备和电子系统的性能影响很大，如在通信系统中使话路信噪比下降，误码率增加；在雷达系统中影响目标的分辨能力等。所以随着电子技术的发展，对频率源的相位噪声要求越来越严格，在物理、天文、无线电通信、雷达、航空、航天以及精密计量、仪器、仪表等各种领域里都受到重视。

然而，在信息安全和密码学等领域，相位噪声是物理随机性的重要来源。由相位噪声产生的物理随机数具有不可预测性，能够满足安全性较高的应用领域。1999年，Intel公司研制的真随机数发生器就是基于这种方法（Petrie C S , Connelly J A . Modelingand simulation of oscillator-based random number generators[C]// IEEEInternational Symposium on Circuits  Systems. IEEE, 1996.）在目前基于相位噪声的随机数发生器方案中，由振荡器引起的相位噪声的抖动只有数十ps，而较低的抖动意味着产生的随机比特序列分布特性、随机性和实时速率较低。要想获得高吞吐率和充分的随机性就不能单独地依赖振荡器的频率漂移来获得，需要增加后处理或是其它噪声源。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，提供一种相位噪声非线性放大方法及装置。解决基于相位噪声随机数发生器中相位噪声抖动的较小问题，将数十ps的相位噪声经混沌非线性放大为数ns的宽带相位噪声。

本发明是通过如下技术方案实现的。

一种相位噪声非线性放大装置，包括环形振荡器和信号输出线路，所述环形振荡器由M个逻辑器件组成，M=1，2，3……n，其中0节点的逻辑器件执行异或非操作，其余节点执行异或操作；每个节点的两个输入端分别通过信号输出线路连接相邻两个节点的输出端。

优选的，所述的环形振荡器由18个逻辑器件组成，其中0节点的逻辑器件执行异或非操作，其它17个节点的逻辑器件执行异或操作。

优选的，所述的环形振荡器通过调节工作电压输出周期和混沌两个不同状态的信号。

优选的，所述环形振荡器的所有节点作为输出信号。

一种对相位噪声非线性放大的方法，对所述的环形振荡器上电，0节点的异或非逻辑门在环形振荡器中起到触发作用，通过0节点，信号从低电平跳变到高电平，使环形振荡器得以振荡；每个节点的两个输入由相邻两个逻辑门的输出提供；经逻辑运算后的输出反馈给相邻两个节点的逻辑器件的输入，；通过调节电压控制输出周期和混沌两种不同状态的信号，来调节相位噪声。

优选的，在工作高电压时，所述的环形振荡器输出布尔混沌信号。

优选的，在工作低电压时，所述的逻辑器件滤除高频分量，输出为周期振荡信号。