专利名称：在高精度长期频率/定时测量中的噪声抑制技术的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及噪声抑制技术，尤其是涉及使用相关的噪声抑制技术。
背景技术：
高精度长期频率/定时测量技术在工程应用中例如在通信、电子和传感器系统的领域中具有至关重要的作用。在范围从测量技术到频率标准的应用中，精度常常受到低频偏移相位噪声的限制。这种噪声可以部分地归因于“有色噪声” ("colored noise")，即作为频率的函数而变化的噪声，例如Ι/f3噪声。有色噪声在高频测量中可以由低频噪声的上变频引起。例如，闪变效应噪声可以出现在频率/定时块的基频和谐波频率处。由于有色噪声在邻近的测量样本之间呈现高相关性，不能对它采用传统的样本平均方法进行抑制。高精度长期频率/定时测量技术在现代生物传感器中例如在磁生物传感器应用中是非常重要的。以便携式微阵列形式的磁生物传感器已经被提出以取代或加强传统荧光传感器，其需要体积大和昂贵的光学系统。此外，便携式微阵列生物传感器对护理地点 (Point-of Care) (POC)医学应用例如疾病检测、控制和监控是有前途的，其中关键技术挑战是手持便携性、高灵敏度、电池级功率消耗以及低成本。但是，如所报道的磁传感器迄今为止要求外部偏置磁场和/或复杂的后处理，限制了它们的形状因子和成本。采用高精度频率/定时测量技术的超灵敏频移测量方案被提出以处理这些问题。然而，相位噪声、尤其是在便携式微阵列磁生物传感器原型中的低频噪声仍然是存在问题的。因此，所需要的是大大地抑制在频率/定时测量技术中的相位噪声功率而不显著地增加成本和功率消耗的方法和仪器。
发明内容
在一方面，本发明涉及包括具有参考源输出端子的参考源的频率/定时测量仪器。至少一个目标源具有目标源输出端子。至少一个目标源通信地耦合到参考源。频率定时测量块具有电耦合到参考源输出端子的第一输入端子、电耦合到目标源输出端子的第二输入端子、以及至少一个输出端子。频率定时测量块被配置成执行噪声成形技术以减少可归因于在该参考源和目标源之间相关的相位噪声的测量误差，并在所述至少一个输出端子处提供减少的相关噪声测量。 在一个实施方式中，参考源和至少一个目标源共享至少一个公共电路元件。
在另一实施方式中，所述至少一个公共电路元件以时间复用方式和同步方式中的所选择的一个而被共享。在又一实施方式中，相位噪声包括低频相位噪声。在又一实施方式中，低频相位噪声包括Ι/f3噪声。在又一实施方式中，参考源包括参考源LC储能电路，并且至少一个目标源包括至少一个目标源LC储能电路，以及该参考源LC储能电路和所述至少一个目标源LC储能电路被配置成以时间复用方式和同步方式中的所选择的一个共享公共振荡器有源核心。在又一个实施方式中，该仪器包括一个或多个集成单元，每个集成单元具有多个 LC储能电路，LC储能电路之一用作参考源LC储能电路。在又一个实施方式中，该仪器包括以时间复用方式由多个复用器寻址的两个或更多个集成单元。在又一个实施方式中，参考源包括参考源RC电路，而至少一个目标源包括至少一个目标源RC电路，并且参考源RC电路和至少一个目标源RC储能电路被配置成以时间复用方式和同步方式中的所选择的一个共享公共张弛振荡器放大器。在又一个实施方式中，频率/定时测量仪器集成在公共基片上。在又一个实施方式中，频率定时测量块包括多个级联延迟器和频率计数器。在又一个实施方式中，频率计数器的至少一个包括一位计数器。在又一个实施方式中，频率/定时测量仪器包括M个频率计数器和M个级联延迟器。这M个级联延迟器的每一个被配置成具有延迟TD。在又一个实施方式中，MXTd等于或大于参考频率和目标源频率中的所选择的一个的振荡周期。在又一个实施方式中，仪器包括磁生物传感器阵列。在又一个实施方式中，磁生物传感器阵列被配置成利用相关双计数噪声抑制技术。在另一方面，本发明涉及抑制相关噪声的方法，其包括下列步骤提供产生参考源信号的参考源和产生目标源信号的至少一个目标源，参考源和目标源被配置成建立在参考源信号和至少一个目标源信号之间的相位噪声的相关性；提供配置成测量参考源信号和目标源信号中的所选择的一个的测量块；对至少一个目标源信号和参考信号的至少一个差分地计数N次以提供N个差分测量；基于这N个差分测量的平均值来计算至少一个目标源的每一个的减少的相关噪声测量；以及记录每一个减少的相关噪声测量。在一个实施方式中，提供测量块的所述步骤包括提供频率定时块
在另一实施方式中，提供频率定时测量块的步骤包括提供分数计算块。在又一实施方式中，差分地计数的步骤包括同步相关差分计数方案。在又一实施方式中，差分地计数的步骤包括正常模式相关差分计数方案。在又一实施方式中，差分地计数的步骤包括交错N模式相关差分计数方案。在又一实施方式中，差分地计数的步骤包括在τ /N的时间间隔上差分地计数，其中τ是所述参考源的测量和所述目标源的测量中的所选择的一个的总的累积测量，而N是交错部分的总数。在又一实施方式中，分数计算块包括多个级联延迟器和频率计数器。在又一实施方式中，相位噪声包括低频相位噪声。
在又一实施方式中，低频相位噪声包括l/f3噪声。在又一实施方式中，提供参考源和至少一个目标源的步骤还包括提供参考源LC 储能电路和至少一个目标源LC储能电路，参考源LC储能电路和至少一个目标源LC储能电路被配置成以时间复用方式和同步方式中的所选择的一个共享公共振荡器有源核心。在又一实施方式中，提供参考源和至少一个目标源的步骤还包括提供参考源RC 电路和至少一个目标源RC电路，参考源RC电路和至少一个目标源RC电路被配置成以时间复用方式和同步方式中的所选择的一个共享公共张弛振荡器放大器。在又一方面，本发明涉及包括具有参考源端子的参考源的频率/定时测量仪器。 至少一个目标源具有目标源端子。至少一个有源核心具有至少两个有源核心输入和一个有源核心输出端子。有源核心被配置成产生表示至少一个目标源的电感和参考源的电感中的所选择的一个的频率。开关电路配置成以时间复用方式和同步方式中的所选择的一个将有源核心电耦合到参考源端子和至少一个目标源端子中的所选择的一个。频率定时测量块具有电耦合到有源核心输出端子的频率定时测量块输入端子、和至少一个频率定时测量块输出端子。频率定时测量块被配置成执行噪声成形技术以减少可归因于在参考源和目标源之间相关的相位噪声的测量误差，并在至少一个频率定时测量块输出端子处提供减少的相关噪声测量。本发明的上述和其它目的、方面、特征以及优势从下面的说明和权利要求中将会
变得更明显。附图的简要说明参考下面描述的附图和权利要求，可以更好地理解本发明的目的和特征。附图不一定按比例，而是一般着重于说明本发明的原理。在附图中，相似的数字在各种视图中始终用于指示相似的部分。
图1显示说明差分感测方案的方框图。图2显示说明对测量N个频率/定时源有用的差分感测方案的方框图。图3A显示用于建立在参考源和一个或多个目标源之间的相位噪声相关性的LC振荡器的一个示例性实施方式。图;3B显示用于建立在参考源和一个或多个目标源之间的相位噪声相关性的RC振荡器的另一示例性实施方式。图4显示说明基本的交替差分感测方案的测量过程的时间线。图5显示说明用于实现N个目标源的交替差分感测方案的一个示例性方案的时间线。图6显示说明用于实现N个目标源的交替差分感测方案的另一示例性方案的时间线。图7显示说明用于针对一个参考源和一个目标源的示例性情形来实现交错N模式交替相关差分计数方案的一个示例性方案的时间线。图8A显示说明针对源频率测量的交错N交替相关差分计数方案的一个示例性实现的方框图。图8B显示用于实现图8A的分数频率计数块的示例性实施方式。图8C显示用于实现图8A的分数频率计数块的可选的示例性实施方式。
图9显示电感频移磁感测方案的图示。图10显示基于振荡器的频移感测设备的本底噪声的示例性曲线图。图11显示说明正常差分感测方案和⑶C(相关双计数)方案的原理图，其中1/f3 相位噪声在两个振荡器之间是相关的。图12是显示正常差分方案和⑶C方案的噪声成形函数的噪声成形曲线图。图13显示示例性四核心⑶C传感器单元的原理图。图14显示完整的示例性传感器系统结构的方框图。图15A显示系统的芯片缩微照片，以及图15B是一个四核心传感器单元的放大视图。图16显示测定的振荡器的相位噪声的曲线图。图17显示相对于计数时间绘制的频率不确定性的示例性曲线图。图18显示对于⑶C方案、正常差分方案和无差分运算方案在时域中的频率计数结果的曲线图。图19显示具有沉积珠(cbposited bead)的传感器位置的一个示例性SEM图像。图20是显示相对于珠数的传感器频移的曲线图。图21显示在两次测量期间具有相同的Stc (f)的NMOS有源核心的时间线图。图22显示在两次测量期间具有相同的Stc (f)和零复位时间的NMOS有源核心的时间线23显示相对于交错部分的数目(N)绘制的所计算的ζ2(标准化)的曲线图。详细说明本文描述的技术利用在测量目标和测量参考/标准之间的差分感测。测量仪器配置成在两个源之间建立相位噪声的相关性。通过结合下面描述的定时方法应用该技术，这些技术导致相关相位噪声的噪声成形，并大大地抑制相关相位噪声，尤其是低频移内容。差分感测图1显示说明差分感测方案的方框图。在图1中，块1是我们想要测量的目标源， 而块2是用作频率/定时标准的参考源。块3感测这两个源的频率/定时。块3可以例如被实现为同步频率计数或可选地实现为在块之间的交替的频率计数。图2显示说明对测量N个频率/定时源有用的差分感测方案的方框图。在图2中， N个源中的任何一个可以作为参考源起作用，而剩下的N-I个源相对于参考源作为N-I个目标源被测量。有在参考源和一个或多个目标源之间建立低频偏噪声的相关性的许多方法。 3Α 显示用于在参考源和一个或多个目标源之间建立相位噪声的相关性的LC振荡器的一个示例性实施方式。在这个示例性电路拓扑中，两个谐振储能电路共享公共振荡器有源核心。块 3代表共享的有源核心，其被用于在目标源和参考源之间建立低频噪声的相关性。开关K” /K1, K2和/K2被用于控制在有源核心和谐振储能电路之间的连接。有源核心因此能以时间复用方式或同步方式被η个源共享。应理解，可存在另外的Kn开关以与多于两个的储能电路共享同一有源核心。存在建立这种相关性的其它电路和方法。预期的是目标源可以通信地耦合到参考源，使得在参考源和目标源之间的相位噪声被关联而不利用诸如公共有源核心的共享电路元件。
图;3B显示用于在参考源和一个或多个目标源之间建立诸如低频偏噪声的噪声的相关性的RC振荡器的另一示例性实施方式。在这个电路中，基本的感测或参考振荡器可以包括作为有源核心的反馈运算放大器(OP-Amp)和作为N个检测位置的可转接的RC网络， 其测量电阻(例如，Rllk-R3,,)或电容(例如，Clik-C3,,)的变化，其中k从1到N。在检测“参考”的操作阶段中，仅&。f开关是闭合的。反馈运算放大器和最上层RC 网络形成基于张弛的参考振荡器。在检测特定位置k的感测期间，仅&开关是闭合的。反馈运算放大器和第k个RC网络形成(第k个感测位置的)基于张弛的感测振荡器。在图;3B的实施方式中，有色相位噪声的主要源一般归因于运算放大器中的有源器件。在参考振荡器和感测振荡器的有色相位噪声之间也有高度的相关性。如本文所描述的，在参考源和N个目标(感测)源之间的这种差分运算大大地抑制相关相位噪声，并增加检测(测量)的灵敏度。虽然图3A和图;3B的实施方式显示了示例性的LC和RC参考和目标源振荡器，但是可以使用可响应于物理参数(例如，在感测目标体积中存在的珠的数量)而产生的其它振荡器，例如RL振荡器或任何其它适合类型的振荡器。噪声成形技术同步相关差分计数方案在同步相关差分计数方案中，例如显示在图1中的两个频率/定时源或图2中的N 个频率/定时源被同步地测量。频率/定时差异被获取作为测量结果，得到源的相关噪声功率的高度抑制。 交替相关差分计数方案(正常模式)在例如在源之间存在强耦合的许多应用中，在上文描述的同步频率/定时是较不适合的。因此，采用诸如正常模式交替相关差分计数方案的另一方法可能是优选的。图4显示说明基本的交替差分感测方案的测量过程的时间线。为简单起见，我们假定有一个参考源和一个目标源。这里，这两个源在不同的时隙操作，因此避免在测量期间源之间的不希望有的耦合。现在我们转到在交替相关差分计数方案中被测量的多个目标源的情况。我们描述对于如图5和图6的时间线所显示的N个目标源的这种情形的两个示例性的可选的方法， 其中N是大于1的整数。也可以组合如本文所描述的这种方案。图5显示说明用于针对N个目标源实现交替差分感测方案的一个示例性方案的时间线。在这个实施方式中，首先测量参考源，接着测量N个目标源的每一个。在每个时间间隔T3 期间进行测量。在每次测量之间，存在“复位”时间Tafi，Tafi范围可以从T3 的一部分到实质上为0的时间。图6显示说明用于针对N个目标源实现交替差分感测方案的另一示例性方案的时间线。在这个实施方式中，每当要测量目标源时，在每次目标源测量前或后测量参考源。交替相关差分计数方案(交错N模式)在交替频率计数情形中，低频偏相位噪声失去其在测量样本之间与长计数时间的相关性，这限制了噪声抑制。但是，这个长计数方案不能容易地简化，因为它限制了频率感测不确定性。交错N模式交替相关差分计数方案处理这个问题。图7显示说明用于针对一个参考源和一个目标源的示例性情形实现交错N模式交替相关差分计数方案的一个示例性方案的时间线。在这个方案中，差分信号被给出作为N 次测量的平均值，由下列方程示出
差分信号=丢目标测量i -参考测量ο N 1-1其中目标测量i和参考测量i是在第i个时隙中目标源和参考源的测量，i从1变化到N。可以看到，假定复位时间Tmi可以忽略不计，这个方案提供在同一总测量时间2 τ 内对参考源和目标源之间的低频相关噪声的高得多的抑制。为了促进这个方案的功能，需要保证测量精度在测量时隙τ/N中足够高。图8Α显示说明源频率测量的交错N交替相关差分计数方案的一个示例性实现的方框图。分数计数块保证对每个τ/N时隙的测量精度(说明不确定性)足够高，使得总的频率测量得到保证。图8Β和图8C显示用于实现图8Α的分数频率计数块的可选的示例性实施方式。在图8Β中，测量信号(目标或参考)的一个被耦合到延迟Td级联的第一延迟 Td和M个计数器的每一个的第一输入，而计数器启动信号被耦合到M个计数器的每一个的第二计数器输入。在图8C中，计数器启动信号被耦合到延迟Td级联的第一延迟Td和M个计数器的每一个的第一输入，而测量信号(目标或参考)的一个被耦合到M个计数器的每一个的第二计数器输入。M是大于1的整数。因此，如果选择总的延迟时间MXTd使得MXTd等于或略大于我们想要测量的信号的振荡周期，通过对M个频率计数输入进行平均，我们将得到具有大约N/(TdXM)精度的分数。因此，对于期望的频率计数精度可以在τ/N测量时隙内选择Μ。同样，如果使MX Td等于或略大于信号的振荡周期，M个频率计数器结果仅在其最低有效位上不同。因此，在一些实施方式中，一个频率计数器可以利用全部位来实现，而剩下的M-I个计数器可以仅利用一位来实现，简化了计数器的实现。也可以将交错N模式交替相关差分计数方案叠加到其它方案(例如图5和图6) 上以测量N个源。使用相关双计数噪声抑制的超灵敏CMOS磁生物传感器阵列现在详细说明利用上文描述的噪声抑制技术的可调整的和超灵敏的频移磁生物感测阵列方案。在这个例证性例子中，传感器本底噪声的理论限制实质上由感测振荡器的相位噪声控制。为了增加灵敏度，采用了噪声抑制技术，即没有功率开销的相关双计数 (⑶C)。作为实现的例子，在标准65nm CMOS工艺中设计了 64-单元传感器阵列。⑶C方案实现了额外的6dB噪声抑制。所提供的传感器的磁感测能力通过利用单个珠的14. 6dB的信噪比(SNR)和至少74. 5dB的有效动态范围检测微米大小的磁性粒子得到验证。这个感测方案的基本本底噪声被模型化，且噪声抑制技术，即如所描述和所实现的相关双计数(CDC)在传感器阵列中获得6dB的噪声抑制，而没有任何功率开销。感测方案和噪声抑制技术磁生物感测一般利用夹层生物化验来完成。目标分子首先被预先沉积的分子探针俘获到传感器表面上。使用其它类型的探针涂覆的磁性粒子(标签)然后由俘获的目标分子添加和固定。因此，可以通过感测留在该表面上的磁性标签来检测样本中目标分子的存在。频移磁感测和噪声分析在频移感测方案中，片上LC振荡器的电感器起感测核心的作用。穿过电感器的AC 电流产生磁场以极化在感测核心的感测空间或体积中存在的磁性粒子。磁性粒子的这个存在增加空间中的总磁能，并因此导致感测电感器电感的有效增加。因此，片上LC振荡器可以经由振荡频率的相应的向下偏移感测到这个电感的增加，如我们在H. Wang等人的“A Frequency-Shift CMOS Magnetic Biosensor Array with Single-Bead sensitivity and NO External Magnet"(IEEE ISSCC Dig. Tech. Papers,pages 438_439，Feb. 2009)、于 2009 年 3 月 6 日提交的第 12/399，603 号美国专利申请“Effective-inductance-change Based Magnetic Particle Sensing”和于2009年9月15日提交的第12/559，517号美国专利申请"AFrequency-shift COMS Magnetic Biosensor Array with Singlebead Sensitivity and No External Magnet”中所描述的。第12/399，603号和第12/559，517号申请为了所有的目的通过引用被全部并入本文中。图9显示电感频移磁感测方案的图示。振荡频率通过频率计数(即，记录在给定计数时间T内的上升沿的数量)而被测量。因此，本底噪声由波形的定时抖动巧设定，所述波形的定时抖动由其相位噪声频谱S41 (ω)确定。频率计数中的相对频率误差σ。Λ因此可以被计算为C,_,=冬:=3 =进τ Ε{[Φ Τ)- φ(·0) 2}= 7" !—丨,，_ ^o 丨:ω i s - 二丨,(1)
. U(ι .i‘"其中，fQ= ω0/2π是振荡频率，而ω是SSB相位噪声S4l ( ω )( ω )的偏移频率。 (Af)2代表在计数期间的频率不确定性。在短计数时间(T 2it/Wi//3，其中Wi a是相位噪声S41 ( ω )的Ι/f3拐角频率，1/ f噪声控制抖动,而反比于T)σ|, Α =^1 =^-,(2)
i JOI ~I “I其中κ是振荡器的l/f2抖动系数。对于大计数间隔(r l//w/3!)，l/f3相位噪声占优势并导致独立于T <；;--, = ΖΣ = = ζ2, (3)
.-JI ~T ~·其中，ζ是l/f3抖动系数。此外，由于测不准原理(有限计数窗口长度的效应)， 存在与ι/Α2τ2成比例的测量误差。可以绘制总频率不确定性的图，其显示ζ2确定最终的传感器本底噪声。图 ο显示基于振荡器的频移感测设备的本底噪声的一个示例性曲线图。在一些实施方式中，可以通过将感测振荡器和参考振荡器配对来使用差分感测。 为了消除由于诸如电源和温度变化的效应而产生的共模漂移，采用感测振荡器和参考振荡器的频率差异作为传感器的输出。在差分感测中，额外的因子2出现在H、中用于噪声功率加倍
相关双计数(CDC)噪声抑制技术基于上述分析，1/f3相位噪声(由ζ 2系数俘获)设定最小传感器本底噪声。这个1/f3相位噪声由设备的闪变效应噪声和振荡器的波形特性确定，并且超出一定水平就难以减少。1/f3噪声抖动(ζ2T2)由于其长相关时间而以较快的速度积累。当这个相关性导致较高的积分噪声功率时，它也产生噪声消除的可能。在正常差分感测中，在感测和参考振荡器之间的抖动是不相关的，这给出因子2。 但是，如果1/f3相位噪声在这两个振荡器之间是相关的，这个相关噪声可以通过相关双计数(CDC)方案被减去，其中从另一个频率计数减去一个频率计数将减少相关噪声分量，并因此如图10中所示降低测量的不确定性基数。由于Ι/f3相位噪声主要来自CMOS振荡器中的有源器件的闪变效应噪声的上变频，这暗示以在差分运算期间增加参考和感测核心之间的闪变效应噪声相关性——例如有源核心共享——以实现振荡器之间的ι/f3相位噪声相关性的方式来设计这两个振荡器。图11显示说明正常差分感测方案和CDC方案的原理图， 其中在两个振荡器之间的Ι/f3相位噪声是相关的。大致类似于在图像传感器中使用的相关双采样(CDQ的噪声抑制技术不增加功率损耗或芯片面积。此外，使用基于振荡器的频移感测的这个CDC方案提供了一般的传感器设计方法，其可以被应用于测量LC谐振变化的任何类型的传感器，例如在压力传感器中的电容感测。CDC方案可以在数学上被建模。假定Φ (t)作为振荡器波形的相关的随机相位， CDC方案的有效噪声是
权利要求
1.一种频率/定时测量仪器，包括参考源，其具有参考源输出端子；至少一个目标源，其具有目标源输出端子，所述至少一个目标源通信地耦合到所述参考源；频率定时测量块，其具有第一输入端子、第二输入端子以及至少一个输出端子，所述第一输入端子电耦合到所述参考源输出端子，所述第二输入端子电耦合到所述目标源输出端子；所述频率定时测量块被配置成执行噪声成形技术以减少可归因于在所述参考源和所述目标源之间相关的相位噪声的测量误差，并在所述至少一个输出端子处提供减少的相关噪声测量。
2.如权利要求1所述的频率/定时测量仪器，其中所述参考源和所述至少一个目标源共享至少一个公共电路元件。
3.如权利要求2所述的频率/定时测量仪器，其中所述至少一个公共电路元件以时间复用方式和同步方式中的所选择的一个被共享。
4.如权利要求1所述的频率/定时测量仪器，其中所述相位噪声包括低频相位噪声。
5.如权利要求1所述的频率/定时测量仪器，其中所述低频相位噪声包括Ι/f3噪声。
6.如权利要求1所述的频率/定时测量仪器，其中所述参考源包括参考源LC储能电路，以及所述至少一个目标源包括至少一个目标源LC储能电路，且所述参考源LC储能电路和所述至少一个目标源LC储能电路被配置成以时间复用方式和同步方式中的所选择的一个共享公共振荡器有源核心。
7.如权利要求6所述的频率/定时测量仪器，其中所述仪器包括一个或多个集成单元， 每个集成单元具有多个LC储能电路，所述LC储能电路的一个用作所述参考源LC储能电路。
8.如权利要求7所述的频率/定时测量仪器，其中所述仪器包括以时间复用的方式被多个复用器寻址的两个或更多个集成单元。
9.如权利要求1所述的频率/定时测量仪器，其中所述参考源包括参考源RC电路，以及所述至少一个目标源包括至少一个目标源RC电路，且所述参考源RC电路和所述至少一个目标源RC储能电路被配置成以时间复用方式和同步方式中的所选择的一个共享张弛振荡器放大器。
10.如权利要求1所述的频率/定时测量仪器，其中所述频率/定时测量仪器被集成在公共基片上。
11.如权利要求1所述的频率/定时测量仪器，其中所述频率/定时测量块包括多个级联延迟器和频率计数器。
12.如权利要求11所述的频率/定时测量仪器，其中所述频率计数器的至少一个包括一位计数器。
13.如权利要求12所述的频率/定时测量仪器，包括M个频率计数器和M个级联延迟器，所述M个级联延迟器的每一个被配置成具有延迟TD。
14.如权利要求13所述的频率/定时测量仪器，其中MXTd等于或大于参考频率和目标源频率中的所选择的一个的振荡周期。
15.如权利要求1所述的频率/定时测量仪器，其中所述仪器包括磁生物传感器阵列。
16.如权利要求1所述的频率/定时测量仪器，其中所述磁生物传感器阵列被配置成利用相关双计数噪声抑制技术。
17.一种减少相关噪声的方法，包括以下步骤提供产生参考源信号的参考源和产生目标源信号的至少一个目标源，所述参考源和所述目标源被配置成建立在所述参考源信号和所述至少一个目标源信号之间的相位噪声的相关性；提供测量块，所述测量块被配置成测量所述参考源信号和所述目标源信号中的所选择的一个；对所述至少一个目标源信号和所述参考信号中的至少一个差分地计数N次以提供N个差分测量；基于所述N个差分测量的平均值来计算所述至少一个目标源的每一个的减少的相关噪声测量；以及记录所述减少的相关噪声测量的每一个。
18.如权利要求17所述的方法，其中提供测量块的所述步骤包括提供频率定时块。
19.如权利要求18所述的方法，其中提供频率定时测量块的所述步骤包括提供分数计算块。
20.如权利要求17所述的方法，其中差分地计数的所述步骤包括同步相关差分计数方案。
21.如权利要求17所述的方法，其中差分地计数的所述步骤包括正常模式相关差分计数方案。
22.如权利要求17所述的方法，其中差分地计数的所述步骤包括交错N模式相关差分计数方案。
23.如权利要求17所述的方法，其中差分地计数的所述步骤包括在时间间隔τ/N上的差分计数，其中τ是所述参考源的测量和所述目标源的测量中的所选择的一个的总累积测量，N是交错部分的总数。
24.如权利要求17所述的方法，其中所述分数计算块包括多个级联延迟器和频率计数ο
25.如权利要求17所述的方法，其中所述相位噪声包括低频相位噪声。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述低频相位噪声包括Ι/f3噪声。
27.如权利要求17所述的方法，其中提供参考源和至少一个目标源的所述步骤还包括提供参考源LC储能电路和至少一个目标源LC储能电路，所述参考源LC储能电路和至少一个目标源LC储能电路被配置成以时间复用方式和同步方式中的所选择的一个共享公共振荡器有源核心。
28.如权利要求17所述的方法，其中提供参考源和至少一个目标源的所述步骤还包括提供参考源RC电路和至少一个目标源RC电路，所述参考源RC电路和至少一个目标源RC 电路被配置成以时间复用方式和同步方式中的所选择的一个共享公共张弛振荡器放大器。
29.—种频率/定时测量仪器，包括 参考源，其具有参考源端子；至少一个目标源，其具有目标源端子；至少一个有源核心，其具有有源核心输出端子和至少两个有源核心输入端子，所述有源核心被配置成产生代表所述至少一个目标源的电感和所述参考源的电感中的所选择的一个的频率；开关电路，其被配置成以时间复用方式和同步方式中的所选择的一个将所述有源核心电耦合到所述参考源端子和所述至少一个目标源端子中的所选择的一个；以及频率定时测量块，其具有电耦合到所述有源核心输出端子的频率定时测量块输入端子、和至少一个频率定时测量块输出端子，所述频率定时测量块被配置成执行噪声成形技术以减少可归因于在所述参考源和所述目标源之间相关的相位噪声的测量误差，并在所述至少一个频率定时测量块输出端子处提供减少的相关噪声测量。
全文摘要
一种频率/定时测量仪器包括具有参考源输出端子的参考源。至少一个目标源具有目标源输出端子。所述至少一个目标源通信地耦合到该参考源。频率定时测量块具有电耦合到该参考源输出端子的第一输入端子、电耦合到该目标源输出端子的第二输入端子、以及至少一个输出端子。频率定时测量块被配置成执行噪声成形技术以减少可归因于在该参考源和目标源之间相关的相位噪声的测量误差，并在所述至少一个输出端子处提供减少的相关噪声测量。也说明了抑制相关噪声的方法。
文档编号G01R23/02GK102405415SQ201080017332
公开日2012年4月4日 申请日期2010年2月22日 优先权日2009年2月20日
发明者孝哉翔平, 王 华, 赛义德·阿里·哈吉米里 申请人:加州理工学院