一种时钟参考信号的产生方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种时钟参考信号的产生方法及系统。该时钟参考信号的产生方法用于粒子加速器中，包括：步骤一、产生参考频率信号；步骤二、将所述参考频率信号进行倍频，得到倍频信号；步骤三、通过锁相环对所述倍频信号进行处理，得到优化信号。参考频率信号通过倍频和锁相环后得到的优化信号的相位噪声低，降低了粒子加速器时钟系统产生的时钟信号的频域噪声，提高了粒子加速器单元之间为束流提供的参考相位的质量，实现了粒子加速器系统对束流的稳定加速控制。

【技术实现步骤摘要】
一种时钟参考信号的产生方法及系统
本专利技术实施例涉及粒子加速器时钟系统的
，尤其涉及一种时钟参考信号的产生方法及系统。
技术介绍
在高能物理粒子加速器领域中，定时系统用于向加速器的不同设备提供同步时钟。这些时钟可以用于加速器系统的同步触发，用于系统的精确时间控制，用于加速器微波系统的相位参考，以实现对粒子束流的稳定加速。加速器的时钟参考系统用于为加速器高频系统提供频率和相位基准，在高质量的时钟系统的驱动下，加速器系统实现对束流的稳定加速控制。加速器系统的分布式特点，对时钟同步的高要求，束流加速对微波系统相位的参考性，都要求了加速器用的时钟参考系统能够提供一种分布式的低相位噪声的时钟参考信号。
技术实现思路
本专利技术提供一种时钟参考信号的产生方法及系统，以实现粒子加速器的时钟参考系统产生低相位噪声的时钟参考信号，降低了粒子加速器时钟系统产生的时钟信号的频域噪声，提高了粒子加速器单元之间为束流提供的参考相位的质量，实现了粒子加速器系统对束流的稳定加速控制。第一方面，本专利技术实施例提供了一种时钟参考信号的产生方法，用于粒子加速器中，包括：步骤一、产生参考频率信号；步骤二、将所述参考频率信号进行倍频，得到倍频信号；步骤三、通过锁相环对所述倍频信号进行处理，得到优化信号。进一步地，将得到的优化信号作为参考频率信号，再执行N次步骤二和步骤三，其中第k次的步骤3得到的优化信号作为第k+1次的步骤2中的参考频率信号，N为大于等于1的整数，k为大于1小于等于N-1的整数。进一步地，所述的时钟参考信号的产生方法，在得到倍频信号之后，通过锁相环对倍频信号进行处理之前，还包括：对所述倍频信号进行滤波和/或放大。进一步地，所述的时钟参考信号的产生方法还包括：将所述优化信号通过功率分配器分配到所述粒子加速器的高频系统的各个单元。进一步地，所述锁相环包括环路滤波器和恒温晶振；所述恒温晶振的工作频率与输入所述锁相环的倍频信号的频率相等；设置所述环路滤波器的工作带宽为所述倍频信号和恒温晶振的相位噪声曲线的交叉点的频率。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种时钟参考信号的产生系统，该时钟参考信号的产生系统包括：恒温晶振，用于产生参考频率信号；第一倍频器，与所述恒温晶振连接，用于将所述参考频率信号进行倍频，得到倍频信号；第一锁相环，用于对所述倍频信号进行处理，得到优化信号。进一步地，所述的时钟参考信号的产生系统，还包括：与第一倍频器和第一锁相环构成级联的N个第二倍频器和N个第二锁相环，其中，第一个第二倍频器用于对第一锁相环输出的优化信号进行倍频，第k+1个第二倍频器用于对第k个第二锁相环输出的优化信号进行倍频，第k个第二锁相环用于对第k个第二倍频器输出的倍频信号进行处理，输出优化信号。进一步地，所述的时钟参考信号的产生系统还包括：滤波模块，设置于相邻的倍频器和锁相环之间，用于在信号输入倍频器或锁相环之前对其进行滤波；放大模块，设置于相邻的倍频器和锁相环之间，用于在信号输入倍频器或者输入锁相环的信号之前对其进行放大；其中，所述倍频器为第一倍频器或者第二倍频器，所述锁相环为第一锁相环或者第二锁相环。所述的时钟参考信号的产生系统，还包括：分配模块，与最后一个第二锁相环连接，用于将最后一个第二锁相环输出的优化信号分配到所述粒子加速器的高频系统的各个单元。进一步地，所述分配模块包括功率分配器，用于将优化信号进行分配后，通过稳相电缆传输到粒子加速器高频系统的各个单元。本专利技术通过对参考频率信号进行倍频后再通过锁相环进行优化，得到了低相位噪声的优化信号，降低了粒子加速器时钟系统产生的时钟信号的频域噪声，提高了粒子加速器单元之间为束流提供的参考相位的质量，实现了粒子加速器系统对束流的稳定加速控制。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种时钟参考信号的产生方法的流程图。图2是不同信号的相位噪声曲线示意图。图3是本专利技术实施例提供的另一种时钟参考信号的产生方法的流程图。图4为本专利技术实施例提供的另一种时钟参考信号的产生方法的流程图。图5是本专利技术实施例提供的一种时钟参考信号的产生系统的结构示意图。图6是本专利技术实施例提供的另一种时钟参考信号的产生系统的结构示意图。图7是本专利技术实施例提供的另一种时钟参考信号的产生系统的结构示意图。图8是本专利技术实施例提供的另一种时钟参考信号的产生系统的结构示意图。图9是本专利技术实施例提供的一种分配模块的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。图1是本专利技术实施例提供的一种时钟参考信号的产生方法的流程图，本实施例可用于粒子加速器实现对束流的稳定加速的情况，该方法可以由粒子加速器的时钟参考系统来执行，具体包括如下步骤：S110、产生参考频率信号；其中，产生参考频率信号有多种形式，本专利技术中采用恒温晶振产生参考频率信号，恒温晶振由于采用了恒温技术，频率温度特性好，在电路设计中，其相位噪声比较低。恒温晶振产生的参考频率信号的频率低于粒子加速器系统的参考时钟信号的频率。与相对高的频率信号相比，低频率(此处为相对值)的恒温晶振产生的参考信号的相位噪声的值在偏离中心频率近的频域范围内(例如在偏离中心频率1Hz、10Hz的范围内)低，因此采用低频率的恒温晶振产生参考频率信号。示例性地，表1是一种10MHz的恒温晶振在偏离中心频率不同的频率范围内对应的相位噪声值，表2是一种80MHz的恒温晶振在偏离中心频率不同的频率范围内对应的相位噪声值，如表1所示，与表2相比，10MHz的恒温晶振在偏离中心频率近的频率范围内相位噪声低。表1一种10MHz的恒温晶振在偏离中心频率不同的频率范围内对应的相位噪声值序号偏离中心频率的频率范围相位噪声值11Hz-101.5dBc/Hz210Hz-134.6dBc/Hz3100Hz-152.8dBc/Hz41kHz-156.4dBc/Hz510kHz-157.9dBc/Hz表2一种80MHz的恒温晶振在偏离中心频率不同的频率范围内对应的相位噪声值序号偏离中心频率的频率范围相位噪声值110Hz-108.2dBc/Hz2100Hz-138.6dBc/Hz31kHz-163.1dBc/Hz410kHz-170.6dBc/Hz5100kHz-172.1dBc/HzS120、将参考频率信号进行倍频，得到倍频信号；其中，通过倍频技术对参考频率信号进行倍频，优选的可以选用倍频器，使参考频率信号的相位噪声的恶化比较低。参考频率信号通过倍频器得到的倍频信号的频率不大于粒子加速器系统的参考时钟信号的频率。当倍频信号的频率低于粒子加速器系统的参考时钟信号的频率时，可再一次通过倍频技术加大其频率，直至最终得到的倍频信号的频率与粒子加速器系统的参考时钟信号的频率相等。经过倍频后，第一次倍频信号的频率大于参考频率信号的频率，且小于粒子加速器系统的参考时钟信号的频率，倍频信号的相位噪声的理论值为20lgN。如表2所示，与表1相比，80MHz的恒温晶振在偏离中心频率稍远的范围内(例如在偏离中心频率100Hz、1kHz的范围内)相位噪声比倍频后的相位噪声的理论值低。S130、通过锁相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时钟参考信号的产生方法，用于粒子加速器中，其特征在于，包括：步骤一、产生参考频率信号；步骤二、将所述参考频率信号进行倍频，得到倍频信号；步骤三、通过锁相环对所述倍频信号进行处理，得到优化信号。

【技术特征摘要】
1.一种时钟参考信号的产生方法，用于粒子加速器中，其特征在于，包括：步骤一、产生参考频率信号；步骤二、将所述参考频率信号进行倍频，得到倍频信号；步骤三、通过锁相环对所述倍频信号进行处理，得到优化信号。2.根据权利要求1所述的时钟参考信号的产生方法，其特征在于，将得到的优化信号作为参考频率信号，再执行N次步骤二和步骤三，其中第k次的步骤3得到的优化信号作为第k+1次的步骤2中的参考频率信号，N为大于等于1的整数，k为大于1小于等于N-1的整数。3.根据权利要求1所述的时钟参考信号的产生方法，其特征在于，在得到倍频信号之后，通过锁相环对倍频信号进行处理之前，还包括：对所述倍频信号进行滤波和/或放大。4.根据权利要求1所述的时钟参考信号的产生方法，其特征在于，还包括：将所述优化信号通过功率分配器分配到所述粒子加速器的高频系统的各个单元。5.根据权利要求1所述的时钟参考信号的产生方法，其特征在于，所述锁相环包括环路滤波器和恒温晶振；所述恒温晶振的工作频率与输入所述锁相环的倍频信号的频率相等；设置所述环路滤波器的工作带宽为所述倍频信号和恒温晶振的相位噪声曲线的交叉点的频率。6.一种时钟参考信号的产生系统，用于粒子加速器中，其特征在于，包括：恒温晶振，用于产生参考频率信号；第一倍频器，与所述恒温晶振连接，用于将所述参考频率信号进行倍频，得到倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志宇，付浩然，魏俊逸，王银辉，殷治国，刘巍，霍彦波，
申请(专利权)人：北京长峰广播通讯设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11