[发明专利]降低电子设备中来自振荡器的干扰

说明书

技术领域

本发明涉及电子设备中的振荡器和时钟，更具体地说涉及到用以降低来自振荡器和时钟的干扰电磁发射的方法和装置。

背景技术

现代电子设备大量依赖时钟和振荡器的使用。这类设备的例子有个人计算机、家用电子设备和用具(如今典型地包括微处理器和数字电路)、电话交换机，无线电设备(包括蜂窝电话)，以及一切带有利用开关的电源的设备，所提到的只是一部分。

振荡器和时钟的一个特性是产生了干扰电磁能量发射，它不仅给附近的设备带来问题，还对与振荡器和时钟处于同一装置的周围电路带来问题。例如，通过发射频率是诸如待接收信道这类接收机易于受到干扰或者频率处于超外差式接收机的中频的干扰信号，在无线电接收机内部，周围电路的振荡器会在无线电接收机内部产生干扰。(本说明所用到“干扰”一词可指辐射干扰或者传导干扰。)在许多无线电设计中，所有的内部使用的振荡器频率都由一个单一的高精度参考振荡器而得到，这会产生振荡器的基波、谐波和次谐波频率上的干扰。解谐振荡器以避免干扰是不实际或者不可能的，因为振荡器的频率误差太大而不能达此目的。在蜂窝无线电和相关的基地台以及大量其他无线电设计时经常如此。

1993年11月16日授予Cahill的美国专利申请NO.5,263,055中公开了一种已知的降低无线电发射机中时钟信号产生的谐波干扰的问题的解决方案。这项发明展示了频率扩展信号发生器和信号调制器的应用。频率扩展信号由伪随机噪声发生器产生，具有白噪声特性。信号调制器用频率扩展信号调制时钟信号以产生一个包括调制谐波频率成份的调制时钟信号。这就导致相应于干扰滤波信号的谐波频率成分调制谐波频率成分的输出功率电平，在大于预定频带的频带中扩展，因此使得预定频带内的调制谐波频率成份的输出功率电平降低。

1986年5月14日公布的日本专利文献NO.61-95651公开了一种极类似于Cahill专利的系统。在无线电接收机内，一个用来作为接收机时序信号的中心频率为f₀的参考信号受到调制源输出的噪声信号的角度调制。当待接收信号的中心频率比参考信号频率f₀足够大时，造成中断s的n次谐波的频谱展开很宽，并且显著地减少了干扰。

Cahill和日本专利文献所公开的上述技术所带来的一个问题是使用噪声信号来展开参考信号的谐波并未提供彻底消除接收机带宽内所有边带的能力。(在这里，接收机带宽是指在指定信道频率附近的频带，其中当接收机调谐到此信道时，该频带内的干扰信号会损害接收。)充其量，这些边带多少能有所减少，减少的数量等于接收机带宽与扩展带宽的比值。

这些系统的另一个缺点在于，噪声发生器本身复杂难以实现，使得电路的设计和制造更昂贵。

在包括带有确定的固定频率的振荡器和时钟的其它类型的电子设备中，会产生类似的干扰发射问题。在这类设备中，经常有这样的情况，大量其他信号从时钟或振荡器信号以这样的方式而得到，即干扰发射以线谱的形式产生，覆盖一个大的带宽。发射的频谱中的主要成分经常是时钟频率的倍数或者时钟频率次谐波的倍数。各成分的精确位置和幅度会随设备的状态而改变，但主线(dominant lines)仍然存在。

由于潜在的多种基于时钟和基于振荡器的系统间并存的问题，这类设备应该满足有关电磁匹配(EMC)的国家标准和国际标准。这些标准定义了任一电磁设备允许辐射的电磁辐射的最大值。根据技术标准，干扰发射经常使用带宽为120KHZ的准峰值检测器来测量。发射的频谱中的线(line)给出了来自检测器与其幅度相对应的输出。如果多条线在检测器的带宽之内，那么输出近似为它们的幅度之和。

在电子电路中，干扰发射通常通过仔细地设计电路板、解耦和屏蔽，使用平衡线路、低电平以及其他公知的设计原理被限制在最高限之下。然而，这些技术通常不足以把干扰发射降到一个可以接受的水平。

因此，需要提供一个能够把有害时钟和振荡器电磁能发射降低到一定程度以避免干扰其他附近电路和仪器的方法和装置。

另外，需要提供一个把干扰时钟和振荡器的电磁能发射降低到一定程度以满足与此发射有关的各种国家标准和国际标准的方法和装置。

发明方案概述