一种高适用性的频率分配放大器的制作方法

1.本实用新型属于时间统一技术领域，具体涉及一种高适用性的频率分配放大器。


背景技术：

2.目前，在各种信息传输系统中，均需要进行时间同步，因此对标准频率的使用越来越广泛。在只有一个参考时钟生成设备（铷原子频标源等频率基准源）时，若需要对多个终端设备输入参考时钟，通常采用频率分配放大器。频率分配放大器接入外部的参考时钟生成设备输出的参考时钟，频率分配放大器对输入的参考时钟进行放大后分配为多路信号输出。现有的频率分配放大器中，其内部计算好了衰减系数，然后通过lna（低噪声放大器）进行功率补充，保证输出的各路信号功率与输入的参考时钟功率一致。然而，输入的参考时钟功率与输出的各路信号的功率保持一致，使得频率分配放大器的适用场景受限制，比如：1、当频率分配放大器的输出信号需要经过远距离传输至终端设备时，输出信号经过较长的线缆传输，较长的线缆传输会带来功率的损耗和衰减，使得终端设备接收到的功率偏低，造成时间同步失败；2、当参考时钟生成设备与频率分配放大器之间的传输线缆较长时，较长的线缆也会带来功率的损耗和衰减，使得频率分配放大器从参考时钟生成设备所接收到的参考时钟功率降低，造成频率分配放大器输出的各路信号功率不满足终端设备的需求，同样地，也会造成时间同步失败。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的一项或多项不足，提供一种高适用性的频率分配放大器。
4.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
5.一种高适用性的频率分配放大器，包括可调衰减单元、低噪声放大单元、功分单元、功率检波单元、主控mcu单元和多个滤波电路，所述功分单元包含有第一分路端和第二分路端，所述第二分路端为多个；
6.所述可调衰减单元的输入端用于与外部参考时钟生成设备的输出端连接，可调衰减单元的输出端与所述低噪声放大单元的输入端连接；
7.所述低噪声放大单元的输出端与所述功分单元的合路端连接，所述功分单元的第一分路端与所述功率检波单元的输入端连接，所述功分单元的各个第二分路端与各个所述滤波电路的输入端一一对应连接；
8.各个所述滤波电路的输出端用于与外部各个终端设备的输入端一一对应连接；
9.所述功率检波单元的输出端与所述主控mcu单元的adc输入端连接；
10.所述主控mcu单元的输出端与所述可调衰减单元的衰减幅度控制端连接。
11.优选地，所述频率分配放大器还包括运算放大器，所述运算放大器的输入端与所述功率检波单元的输出端连接，所述运算放大器的输出端与所述主控mcu单元的adc输入端连接。
12.优选地，所述功率检波单元包括功率检波器，所述功率检波器的输入端与所述功分单元的第一分路端连接，所述功率检波器的输出端与所述运算放大器的输入端连接。
13.优选地，所述低噪声放大单元包括lna放大器，所述lna放大器的输入端与所述可调衰减单元的输出端连接，所述lna放大器的输出端与所述功分单元的合路端连接。
14.优选地，所述可调衰减单元包括可调衰减器，所述可调衰减器的输入端用于与外部参考时钟生成设备的输出端连接，可调衰减器的输出端与所述lna放大器的输入端连接，可调衰减器的衰减幅度控制端与所述主控mcu单元的输出端连接。
15.优选地，所述滤波电路为lc滤波电路，各个所述lc滤波电路的输入端与所述功分单元的各个第二分路端一一对应连接，各个所述lc滤波电路的输出端用于与外部各个终端设备的输入端一一对应连接。
16.本实用新型的有益效果为：
17.参考时钟输入频率分配放大器后，先后经过可调衰减单元和低噪声放大单元，然后到达功分单元，功分单元接入参考时钟，并通过功率检波单元对从功分单元所接入的参考时钟功率进行检测，并转换为对应的模拟电压值，而后通过运算放大器进行放大处理，然后输入主控mcu单元，主控mcu单元预先置入功率值参数，其中功率值参数为频率分配放大器各个第二分路端所需的输出功率目标值的n倍（n的取值为功分单元的分路数量）与低噪声放大单元的固定增益之间的差值（此功率值参数已考虑频率分配放大器与终端设备之间的传输衰减），主控mcu单元解算出输入频率分配放大器的参考时钟功率，并计算输入频率分配放大器的参考时钟功率与功率值参数之间的差值，通过控制可调衰减单元在其可调范围内进行差值功率的补充，最终频率分配放大器各个第二分路端输出的参考时钟功率为用户所需的目标值。
18.综上所述，本方案实现的频率分配放大器输出的参考时钟功率可控可调，能同时满足与终端设备之间近距离或远距离的传输，场景适用性强，同时，在可调衰减单元的可调衰减范围内，频率分配放大器对接入的参考时钟功率的稳定度要求得到降低，可适用于与外部参考时钟生成设备的近距离和远距离传输。由此可见，本方案实现的频率分配放大器具备了高适用性。
附图说明
19.图1为频率分配放大器的一种逻辑框图。
具体实施方式
20.下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.实施例一
22.参阅图1，本实施例提供了一种高适用性的频率分配放大器，频率分配放大器的输入端用于与外部的参考时钟生成设备的输出端连接，频率分配放大器包括多个参考时钟输出端，各个参考时钟输出端用于经第一距离的线缆与外部的终端设备连接，第一距离为较
远的距离，终端设备从频率分配放大器接入参考时钟，用于时间同步。其中，参考时钟生成设备可以为铷原子频标源或其他频率基准源，铷原子频标源或其他频率基准源所输出的参考时钟信号均为正弦波信号。
23.如图1所示，频率分配放大器包括可调衰减单元、低噪声放大单元、功分单元、功率检波单元、主控mcu单元、运算放大器和多个滤波电路。功分单元包含有一个第一分路端和多个第二分路端。可调衰减单元的输入端用于与外部参考时钟生成设备的输出端连接，可调衰减单元的输出端与低噪声放大单元的输入端连接。低噪声放大单元的输出端与功分单元的合路端连接，功分单元的第一分路端与功率检波单元的输入端连接，功分单元的各个第二分路端与各个滤波电路的输入端一一对应连接。各个滤波电路的输出端用于与外部各个终端设备的输入端一一对应连接。功率检波单元的输出端与运算放大器的输入端连接，运算放大器的输出端与主控mcu单元的adc输入端连接。主控mcu单元的输出端与可调衰减单元的衰减幅度控制端连接。
24.其中，运算放大器采用的型号为max4091auk+t。
25.低噪声放大单元包括lna放大器， lna放大器的输入端与可调衰减单元的输出端连接，lna放大器的输出端与功分单元的合路端连接。lna放大器采用的型号为sbf4089z。
26.可调衰减单元包括可调衰减器，可调衰减器的输入端用于与外部参考时钟生成设备的输出端连接，可调衰减器的输出端与lna放大器的输入端连接，可调衰减器的衰减幅度控制端与主控mcu单元的输出端连接。可调衰减器采用的型号为rfsa3613。
27.功率检波单元内包括功率检波器，功率检波器的输入端与功分单元的第一分路端连接，功率检波器的输出端与运算放大器的输入端连接。功率检波器采用的型号为ad8361artz-rl7。
28.功分单元为功分器，并且功分器选用市售型号。
29.一般的，主控mcu单元经频率分配放大器内置的接口模块与外部的交互单元连接，实现人机交互功能。
30.本实施例中，滤波电路优选为lc滤波电路，各个lc滤波电路的输入端与功分单元的各个第二分路端一一对应连接，各个lc滤波电路的输出端用于与外部各个终端设备的输入端一一对应连接。lc滤波电路的数量与功分单元的第二分路端数量匹配。滤波电路也可选用其他低通滤波电路。
31.以下通过具有一个第一分路端和三个第二分路端的频率分配放大器为例，说明本实施例的工作原理，具体为：
32.将参考时钟生成设备经第二距离的线缆与频率分配放大器连接，将三个终端设备经第一距离的线缆与频率分配放大器连接。
33.外部参考时钟生成设备输出功率值为pclkin的参考时钟信号，经第二线缆传输后，到达频率分配放大器输入端的参考时钟信号功率值为未知的p1，参考时钟信号自可调衰减器的输入端输入，可调衰减器按照自身初始状态的衰减幅度
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v0对参考时钟信号进行处理，经处理后的参考时钟信号功率为p1
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v0，将经处理后的参考时钟信号输入lna放大器，lna放大器进行放大处理，lna放大器的固定增益为pgain，经lna放大器放大后的参考时钟信号功率为p1
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v0+pgain，将经lna放大器放大后的参考时钟信号输入功分单元进行一分四路处理，通过功分单元的第一分路端将一个分路的参考时钟信号输入功率检波器，通
过功分单元的三个第二分路端将对应分路的参考时钟信号输入对应的lc滤波电路进行滤波处理，滤波处理后的三个分路的参考时钟信号一一对应的输出至三个终端设备。
34.功率检波器检测功分单元的第一分路端所输入的参考时钟信号的功率，并根据检测到的参考时钟信号的功率将参考时钟信号转换为模拟电压信号，并将模拟电压信号输出至运算放大器，运算放大器进行放大后输入主控mcu单元的一个adc输入端，主控mcu单元对输入的模拟电压信号进行模数转换，然后解算出模拟电压信号对应的功率值（p1
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v0+pgain）/4，进而求出输入频率分配放大器的参考时钟的功率值p1，主控mcu单元预置有用户设定的功率值参数po，其中用户设定的功率值参数po=4*p2-pgain，p2为频率分配放大器的各个第二分路端的输出功率目标值，并且p2的值为已补偿频率分配放大器与终端设备之间第一距离所带来的传输衰减后的最终目标值，主控mcu单元将计算出的功率值p1与功率值参数po进行差值计算，得到差值
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v1，主控mcu单元根据差值
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v1产生对应的控制信号，将控制信号输入可调衰减器的衰减幅度控制端，可调衰减器根据控制信号进行功率补偿，以达到频率分配放大器的各个第二分路端的输出功率为所需的目标值p2，然后功分单元的各个第二分路端将对应分路的参考时钟信号输入对应的lc滤波电路进行滤波，而后经第一距离的线缆后传入终端设备。
35.其中，功率检波器、运算放大器、主控mcu单元和可调衰减器组成功率检测切换通路，功率检测切换通路进行功率检测和功率补偿的处理时间非常短，一般在频率分配放大器与终端设备连接后的调试阶段进行，调试完成后，终端设备所接收的参考时钟已为功率稳定状态。
36.实施例二
37.本实施例与实施例一的区别在于：参考时钟生成设备与频率分配放大器之间通过第三距离的线缆连接，第三距离为较远的距离。参考时钟生成设备输出的参考时钟信号经第三距离线缆传输后到达频率分配放大器，此时的参考时钟信号的功率值已产生了部分衰减，通过功率检测切换电路检测得到输入频率分配放大器的参考时钟的功率值，而后主控mcu单元根据用户设定的功率参数值po输出控制信号，根据控制信号，可调衰减器进行功率补偿，使得频率分配放大器的各个第二分路端输出的参考时钟功率值为所需的目标值。
38.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。