专利名称：降低电磁干扰辐射的方法和系统的制作方法
背景技术：
随着更高性能特点/更快速的微处理器集成到计算机、通信设备和高级娱乐系统中，时钟分配日益成为这些系统设计中的重要问题。由于时钟速度直接与微处理器处理信息的速度成比例，这些增强通常需要结合更高频率的时钟振荡器。但是，支持高速时钟和数据路径的设备易受到内部和外部辐射问题的影响。例如，计算机、电信和娱乐系统具有灵敏的音频、视频和图形电路，其性能会受到内部EMI辐射的影响。此外，过多的内部EMI辐射导致视频、音频和图形的质量下降，引起系统定时错误。具有高时钟和数据速率的外部设备中的EMI问题带来了FCC(美国联邦通信委员会)一致性问题，因为这些系统和设备通常具有电磁干扰(EMI)要求。
一般地，为了保持辐射的EMI级别达到想要的级别，对于FCC用途或内部考虑，计算机系统设计者通常使用诸如降低时钟、控制上升和下降沿、使用扩频时钟发生(SSCG)和/或防护等技术。尽管这些EMI降低技术对改变程度有效，但每个还会受到伴随而来的限制。
例如，防护需要使用昂贵的导体材料来防止发送的辐射泄露到防护外壳之外。但是，这增加了计算机内部的热累积，其可能由于降低的空气流或不充分的通风而恶化。
其他的方法，降低时钟、数据上升和下降沿以及SSCG，在导致其他问题之外还会都导致在定时边缘的降低。定时边缘的降低对于高速系统来说常常不受欢迎，对于这些系统来说，定时是决定性的。实现SSCG的系统的定时要求进一步根据频率调制模拟信号，受到产生的特别的跳动的限制，以降低EMI辐射。而且，这些EMI降低方法中没有能够缩放的。也就是说，如果没有反向地影响系统定时，EMI降低就不能够被编程。此外，这些方法中没有一个能完全防止在计算机内出现辐射问题。
因此，克服这些问题的方法将会是十分有用的。
通过参考附图，本发明可以得到更好的理解，其许多的目标、特点和优点也将对于本领域技术人员来说显而易见。在不同的附图中使用相同的参考符号来指示相似或相同的对象。
图1是表现根据本发明至少一个实施例、用于降低扩展数字时钟信号的大致方法的简化框图；图2是示出根据本发明至少一个实施例的频率分量的功率分布的图；图3是图示说明根据本发明至少一个实施例的发射模块的实现的框图；图4是图示说明根据本发明至少一个实施例的伪随机噪声发生器的实施例的框图；图5图示说明了根据本发明至少一个实施例的随机数字噪声发生器或编码发生器的框图；图6是图示说明根据本发明至少一个实施例的接收功率扩展模块的框图；图7是图示说明根据本发明至少一个实施例的接收功率扩展模块的另一个实现的框图；图8图示说明了根据本发明至少一个实施例的接收功率扩展模块更详细的实施例；图9是图示说明根据本发明至少一个实施例的接收功率扩展模块的另一个实现的框图；图10是图示说明使用根据本发明至少一个实施例的功率扩展概念的应用的框图；
图11是根据本发明至少一个实施例、用于降低扩展数字信号的方法的流程图；图12是根据本发明至少一个实施例、用于EMI降低的方法的流程图；图13是根据本发明至少一个实施例、用于确定信号何时满足特定标准的方法的流程图；和图14是根据本发明至少一个实施例、用于修正数字比特流的方法的流程图。
具体实施例方式
本发明一个实施例提供了用于门控直接序列扩频(GDSSS)时钟分配的方法，其中，原始时钟信号被分割并在更宽的频谱上扩展，以降低发送的辐射。如这里所使用的，时钟定义为基于集成电路的定时设备，诸如由类似ICS或Pericom的公司所制造。在实施例中，通过小、随机或伪随机相移来修正时钟信号。与典型扩展系统解决方案不同，这些扩展能量谱(EMI)的频率跳跃(frequency hops)，可能发生在时钟频率上。
本发明参考这里所示的特定实施例可得到最好的理解。具体地说，图1图示说明了表现根据本发明的时钟分配网络系统的实施例的框图。
在操作中，标为clk/数据101的信号是在输入110接收的。为了讨论方便，信号clk/数据101可以称为时钟信号101或数据信号101。将认识到，当称为时钟101时，该组件表示包含基本上固定频率的数字信号。相反地，当称为数据101时，该组件包括多个频率分量。
时钟101是在发射功率-扩展模块112上接收的。时钟101可以是数字比特流，或具有周期性梯形波的数字时钟信号。来自时钟信号101的EMI辐射通过图2中的线201表示，它是特定频率分量的功率分布。在图2中还图示说明了频率谱200，对应于未修正的视频频率谱。如所示，时钟101的频率分量201与频率谱200交叠。当频率分量201的功率很大时，这会导致与视频数据的干扰。
当在发射功率扩展模块112上接收时，根据功率扩展功能，对时钟/数据信号101进行修正，以向输出114提供扩展数字信号103，输出114又连接到传输线116。扩展数字信号103在图2的图示中由线203来表示，其指出，与原始时钟/数据相比，时钟/数据信号101的辐射(线201)在更大的频率谱(线203)上扩展，由此降低了EMI以及在其他频率谱(诸如视频频谱200)上的潜在不利影响。
传输线116通常被示为非无线传输媒体，诸如线导向器(wireguide)、印刷电路板迹线(trace)、同轴电缆、集成电路迹线或非无线传输媒体的任意其他形式。
传输线116通过输入118向一个或多个接收机功率扩展模块(诸如设备120和122)提供扩展信号103。将认识到，可使用一个或多个接收机模块，接收机模块可以驻留在集成电路设备和/或印刷电路板设备上。功率扩展模块120和122又驱动设备126和128，这些设备自己可以是包含集成电路设备在内的印刷电路板。通常，接收机功率扩展模块120和122将实现同样的功率扩展功能。因此，为了便于说明，只讨论了图1中所示的一个接收机功率扩展模块。
接收机功率扩展模块120接收扩展数字信号103并产生clk/数据信号105，其通过原始clk/数据信号101来表示。根据特定的实现，该clk/数据信号105可以具有已知的与clk/数据信号105的相位关系，或者可以相对于clk/数据信号105异步。通过参考图3到图10，与图1系统相关联的特定实现将得到更好的理解。
图3图示说明了根据本发明实施例的发送模块142的实现。如图3所示，发射模块142主要包括两个主要模块输入修正模块144和随机数字噪声发生器模块146。在一个实施例中，随机数字噪声发生器模块146可以是伪随机数字噪声发生器。在另一实施例中，随机数字噪声发生器模块146可以是高斯数字噪声发生器。随机数字噪声发生器模块146可使用系列的寄存器来产生噪声状态，从而向输入修正模块144提供二进制流，如下将更加详细讨论。
在操作中，将时钟信号101通过输入110提供给输入修正模块144。时钟信号101也可以提供给随机数字噪声发生器模块146，如从输入到随机数字噪声发生器模块146的虚线所示，或者单独的时钟可用于驱动伪随机噪声发生器146，诸如当信号101是数据信号时。随机数字噪声发生器模块146用于产生噪声状态的随机序列149，用于提供功率扩展数字噪声信号到输出148上，通常包括二进制数据流，用以通过输入修正模块144来帮助从时钟101产生扩展数字信号103。
在实现随机数字噪声发生器模块146所提供的功率扩展功能后，输入修正模块144通过输出114发射扩展数字时钟信号103到系统中的其他模块。在一个实施例中，随机数字噪声发生器模块146包括查询表。在另一个实施例中，随机数字噪声发生器模块146可以是线性反馈移位寄存器(LFSR)。在又一个实施例中，查找表访问，或LFSR的状态序列可以是门控的，或者受逻辑控制，以产生所需数量的重复状态，如参考图4进一步的讨论。在一个实施例中，重复状态的数量选择为偶数个状态，以便使用在其反馈环中具有偶数分频器的锁相环(PLL)电路，因为在锁相环中，偶数分频器比奇数分频器更易于实现。
图4图示说明了使用门控伪随机数(PRN)发生器157、对应于随机噪声发生器146的伪随机噪声发生器156的实施例，其可使用LFSR实现。具体地说，当PRN发生器157循环通过状态序列并根据这些状态输出随机二进制流B时，门控脉冲发生器158根据在其输入接收到的脉冲数维持计数或状态。响应于接收到预定数量的脉冲，门控脉冲发生器158产生复位信号到伪随机数发生器157，由此伪随机数发生器157复位或重新加载到开始值，并开始再次循环通过状态序列。
在一个实施例中，门控脉冲发生器158复位伪随机数发生器157以允许产生偶数个状态。门控脉冲发生器158也可以编程，使得伪随机数发生器157产生的序列中的状态数量是可由系统(例如应用驱动或系统BIOS)或用户选择的(例如，根据程序状态，或通过外部管脚)。通过改变与伪随机数发生器157相关联的状态数量，可改变EMI降低量，如在此将要讨论的。
模块154是诸如输入修正模块144的输入修正模块的更加详细的实施例。模块154在乘/除模块153接收时钟101。作为响应，将时钟脉冲提供给乘法器159，其具有可从原始时钟101变化的频率分量。低于某些乘法值(例如1)，乘/除模块153所提供的时钟将产生具有小于或等于时钟101的频率分量的时钟。高于该乘法值，乘/除模块153所提供的时钟将产生具有大于或等于时钟101的频率分量的时钟。
这样，产生的扩展数字信号103可以是“上扩展”到高于原始时钟101的频率，或“下扩展”到低于原始时钟101的频率。通过促进上扩展和下扩展，有可能将EMI辐射移动得远离关键频率。
来自乘/除模块153的时钟脉冲和来自伪随机数发生器157的随机二进制流通过乘法器组合以产生扩展数字信号103。在实施例中，乘法器159使用异或门实现。
根据应用以及发生干扰的位置，设计者可以选择使用上扩展或下扩展。对于需要高速时钟的应用来说，向上扩展通常并不划算。例如，100MHz时钟将需要1.6GHz芯片时钟用于16的扩展码。但是，对于较低的时钟速度来说，向上扩展是划算的而且工作良好。
图5图示说明了发送功率扩展模块的可替换实施例的框图162。在一个实施例中，诸如最大长度移位寄存器序列发生器或M序列发生器166的编码发生器产生2M-1个状态长的随机编码，其中M是设备166内寄存器阶段163、触发器163或存储组件163的数量。在另一实施例中，最大长度移位寄存器序列发生器166通过使解码器167对最后的状态解码来产生具有长度为2M个状态的随机编码。例如，如果需要四个寄存器或触发器163(M＝4)，则重复序列将完成并在发送十五个比特(例如，2M-1个比特)之后开始重复自身。
如果使用四个寄存器，即触发器163(M＝4)且希望偶数个状态的话，则解码器167对重复序列中的最后状态进行解码并插入一个附加的初始状态，诸如最后状态，来将额外的状态添加到序列中，因此，以2M循环重复而不是以2M-1循环重复序列，如常见的使用CDMA通信的DSSS应用。
将认识到，伪随机数发生器，例如最大长度移位寄存器序列发生器或m序列发生器166，产生长为2M-1比特的随机编码，其中M是具有反馈连接的寄存器阶段的数目。加载到寄存器163的初始编码每次向左移一位，通过总共2M-1的连续移位来完成一个伪随机比特流循环。寄存器中的M组件(通常是连接到一个或多个M触发器163、电路的输入和/或输出的一个或多个异或门，未示出)之间的反馈电路确保在每次移位上的M比特状态改变，以将M比特变成2M-1伪随机重复比特流。因此，设备在开始再次重复序列之前，将循环通过所有可能的2M-1连续流比特状态。其实，移位寄存器每2M-1次移位就向回移位到原始状态或M比特设备内的二进制值。实际上，M可以是任意数并且通常是大于3的数。
乘法器161通过连接到FF4的输出而接收伪随机二进制流。时钟101在较低频率的表示是从M比特计数器167接收的。时钟101在计数器167的输出的表示在乘法器161与来自模块166的伪随机二进制流相结合，以产生扩展数字信号103。一旦扩展数字信号103从发射功率扩展模块(诸如图3-5所示的)发送出来，扩展数字信号103就会在接收机功率扩展模块(例如120、122或170)被接收。
图6图示说明了接收功率扩展模块170，其在一个实施例中对应于图1的接收功率扩展模块120。接收功率扩展模块170包括输入修正模块174和随机噪声发生器176。通常，在诸如图1所示的系统中，接收机功率扩展模块120将具有发射功率扩展模块112的先验知识。由于发射功率扩展模块的先验知识，接收功率扩展模块120知道由发射功率扩展模块112所实现的确切随机噪声发生器功能。
通过在随机噪声发生器176中实现与在发射功率扩展模块中相同随机噪声发生器功能，有可能恢复时钟/数据103，其原始地被扩展以产生扩展数据信号103。此外，将时钟105提供给锁相环175，从而通过使锁相环反馈延迟与插入延迟等量的时间，创建与原始时钟101的已知相位关系同步的时钟/数据信号106，其包括随机数扩展信号。
本领域技术人员将认识到，接收功率扩展模块170将分两个步骤产生时钟105。第一步骤是采集(acquisition)步骤，在此期间获得与扩展时钟/数据信号103的同步。通过一个时钟一个时钟地比较进入的比特流和接收机170随机噪声发生器176的功率扩展功能来获得采集。如果发现特殊状态、随机数编码或噪声状态有匹配，则过程继续确定状态N+1是否也有效，否则保留第一噪声状态。如果状态N通过，继续到下一状态，直到所有状态得到验证，否则过程继续第一初始状态。因此，通过提供产生与发射扩展模块相同随机噪声状态的随机噪声发生器176，有可能以允许同步系统操作的方式来恢复原始时钟/数据101。
接收功率扩展模块170的一个优点在于，引入扩展时钟/数据信号103的任何噪声将自扩展并添加到时钟信号105的固有噪声电平中。作为该扩展的结果，扩展时钟/数据信号103上的任何噪声脉冲将不会对恢复的时钟105和106造成任何影响。这是有利的，因为通过同步系统，希望多个时钟脉冲在系统的不同点处都相同。因此，通过扩展扩展时钟/数据信号103上的EMI噪声，可以使得在发射功率扩展模块上接收的时钟循环的数量与接收功率扩展模块170产生的时钟循环的数量保持相同。
图7图示说明了接收功率扩展模块120的又一实施例。图7的接收功率扩展模块180在连接到边沿检测器模数计数器186的输入118上接收扩展数字信号103。边沿检测器/模数计数器186转换了在扩展数字信号103上接收的信息，以在通过时钟恢复信号183而使用的其输出181上产生脉冲，从而重新产生原始时钟101作为输出122上的时钟105。
具体地说，边沿检测器模数计数器186具有正在接收的扩展数字信号103的先验知识。结果，边沿检测器/模数计数器186知道扩展数字信号103在其重复序列中将有多少上升时钟沿或下降时钟沿。例如，对于2M序列，其中M等于4，根据初始值，将有固定数量的时钟转换，通过该初始值加载伪随机数发生器。因此，边沿检测器/模数计数器186包括计数机制，每次扩展数字信号103计数序列重复就产生脉冲187。例如，假定对于M的值，将有总共12个上升沿，边沿检测器模数计数器186将在每12个时钟边沿在输出181产生脉冲187。
在输出181产生的脉冲提供给包括锁相环和N分频计数器(未示出)的时钟恢复模块183，从而重新产生原始时钟101的表示，示为输出122上的时钟105。图7实现的一个缺点在于，在扩展数字信号103能够获得EMI噪声的噪声环境中，EMI噪声可以被转换为附加的上升沿，其导致输出181上的脉冲187在不期望的时刻上产生。这会导致时钟105不具有固定的频率，从而不能实现同步系统。
图8图示说明了图7的接收功率扩展模块的更详细的实施例。通常，模块196对应于图7的边沿检测器/模数计数器186。具体地说，将五个触发器193与驱动复位电路194的最后比特连续连接。复位电路194能够复位连续连接的触发器193(FF1-FF5)以开始新的计数。
尽管将认识到可以使用许多类型的计数器，模块196中所示的计数器是通过沿着触发器193链变动(walk)所声明的值来使用扩展数字信号103的每个有效沿操作的。例如，在复位电路194引起的复位之后，每个触发器193的输出上的值将被求反，即变为0。结果，功能上作为一个异或门的乘法器197将在其输出提供一个低值。一旦从扩展数字信号103接收到第一有效边沿，复位之后，将把一个声明的值，例如逻辑电平1，锁存到第一触发器FF1的输出上。
作为声明第一触发器FF1的输出的结果，异或功能197现在接收声明的信号和求反的信号，在其输出提供声明的信号。扩展数字信号103的下一有效边沿转换之后，将把在第一触发器FF1的输出的声明值锁存到第二触发器FF2的输出中，同时将把声明值锁存到第一触发器FF1的输出中。由于异或功能197现在已经接收了两个声明的输入，将对其输出求反，其中，将保持计数序列的剩余部分。计数序列将继续，直到在触发器FF5的输出接收到声明的信号，由此复位电路将复位每个具有求反的值的触发器193。
将认识到，尽管在一个实施例中将边沿检测器/模数计数器196描述为在其每个输出复位到求反的值，应该认识到，在其他实施例中，复位电路可预加载特定的值到触发器193中。此外，尽管实现了简单的比特变动计数器，但也有可能实现更复杂的计数器。
这样，异或模块197产生脉冲187，根据所期望的计数，对应于扩展数字信号103序列的重复。该脉冲187提供给相位检测器199，相位检测器199将其输出提供给滤波器198，滤波器198将其输出信号提供给VCO 195，VCO 195将其输出信号提供给N分频计数器197，其又反馈回相位检测器199。这样，时钟恢复模块183(图7)可以以被本领域技术人员很好识别的方式实现，其中，锁相环稳定性与进入脉冲对输出时钟频率的相对占空比直接相关。
图9图示说明了接收功率扩展模块170的又一个实施例。在操作中，图9的接收功率扩展模块允许检测扩展数字信号103，由此，在检测时，扩展数字信号103将其功率再次扩展，从而恢复原始时钟。但是，当没有检测到数字信号103的存在时，假定在输入修正模块284的输入118接收的信号是未扩展数字时钟信号，其通过系统，而并不再次产生扩展数字信号103。
为了理解图9的接收功率扩展模块的操作，假定模块最初从复位状态开始。当从复位状态开始时，指定包括VCO 295的锁相环部分来产生输出时钟，其相当接近期望从扩展数字信号103中恢复出来的原始期望时钟。将该时钟提供给伪随机噪声发生器286，以及在启动过程中需要控制的任何其他模块。
作为启动过程的结果，控制模块290将保持伪随机噪声发生器286在一个特定状态，然后将提供值给输入修正模块284。例如，可以在采集阶段提供一(1)给输入修正模块284。由于图9的接收功率扩展模块正在预期具有特定特征的扩展数字信号，在输入修正模块284的复位部分期间可以接收扩展数字信号103，并通过使用由VCO产生的启动时钟，锁存对应于接收的扩展数字信号103的状态的值的序列。
这些值或状态可被提供给滑动窗检测器288以寻找特定序列，该序列是一个已知序列，与扩展数字信号103相关联。例如，扩展数字信号103可以具有重复每16比特的序列，但是，滑动窗检测器288知道通过只监测总比特数的一个子集就能检测到唯一存在的比特序列。因此，例如，只需要检测三个或四个比特来确定正在接收的信号是否包含扩展数字信号103特征。
当滑动窗检测器288肯定地识别出正在接收的扩展数字信号103时，发信号通知控制模块290，从复位中取出伪随机噪声发生器286并允许循环通过其状态。此外，滑动窗检测器288将激活到乘法器291的选择线，以允许来自滑动窗检测器288的信号传递到相位检测器299，从而允许包括组件299、298、295和297的锁相环产生时钟106，其是扩展以产生扩展数字信号103的原始时钟的表示。注意到，在此实施例中，滑动窗检测器288还可以需要提供值到N分频计数器297，其指出锁相环将必须乘以检测出的脉冲。
注意到，由于伪随机噪声发生器286正在产生所有的状态，并且输入修正模块284正在修正所有从扩展数字信号103接收的信号，输入修正模块有可能直接产生时钟106，并且绕过滑动窗检测器288，以提供时钟给相位检测器299用于时钟采集。通过将锁相环反馈延迟与插入延迟相同的量，可以产生该时钟用以具有已知的与原始时钟101的相位关系，其包括随机数扩展信号。
但是，在另一实施例中，滑动窗检测器288从不检测来自扩展数字信号103的期望特征，假定在输入修正模块284接收的信号不是扩展数字信号103，而是实际数据或时钟信号，其应该不被改变地通过。在此情况中，滑动窗检测器288将发信号给乘法器291以将其其他输入上的信号传递给相位检测器299。将认识到，当在输入上接收的时钟要传递到接收功率扩展模块170的输出时，N分频计数器297将需要被重新编程，以允许信号通过。
实现图9所示的接收功率模块的一个优点在于，已知扩展信号可被再次扩展以产生期望的时钟，或者在不希望使用扩展信号的情况下，可以使用普通时钟，并通过设备。
图10图示说明了使用这里所公开的功率扩展概念的特定应用。将认识到，图10的应用可以是任意数量的应用。例如，图10可以表示母板、机顶盒、照相机、打印机、音频/视频适配器、服务器以及网络设备。图10的存储设备表示随机存取设备，诸如动态随机存取设备和静态随机存取设备。随着设备速度的增加，诸如双数据率随机存取设备，将增加对降低辐射的需要。具体地说，图10包括时钟驱动器302，向CPU 310提供CPU时钟，并向芯片组提供用于其他设备(诸如其他CPU、内插槽)的时钟或参考时钟。芯片组315可用于控制各种功能和/或分配各种接收时钟的表示。
在特定的实施例中，芯片组315发送时钟0到发射机320。发射机320在这里以如前所述的方式操作来提供扩展数字信号103给传输线322。在所示出的特定实施例中，该传输线322包括印刷电路板(诸如信息处理系统的母板)上的迹线。所示的传输线322包括三个部分325、330和335。由于沿着传输线的内插连接器340的存在，传输线322并没有被示作单独的传输线，在传输线中可发生阻抗不连续。该阻抗线不连续通过传输线部分330来表示。
作为传输线330不连续的结果，EMI辐射可在存储设备360之一上导致接收器345接收的扩展时钟103的噪声表现。将认识到，存储设备360可以表示存储内插卡，其能够增加信息处理系统上的存储量。响应于从传输线322接收到扩展信号103，接收机345将扩展扩展数字信号103的功率，以产生在发射机320接收的原始时钟信号的表示。
如前所述，使用如所示的公开的发射/接收机对，不仅减少了由传输线322发射的噪声的影响，还减小了由传输线322接收的噪声的影响，从而使得接收机345可产生干净的时钟信号，并将其提供给存储芯片351到359。
图11以流程图的形式图示说明了根据本发明特定实施例的方法。在步骤402，接收包括基本上固定频率的第一数字信号。在一个实施例中，第一数字信号可以是时钟信号，用于提供定时控制给各种数字部分。时钟信号的一个例子是基本上梯形的波形。
在步骤404，根据第一功率扩展数字噪声信号来修正第一数字信号，以产生扩展数字信号。通常，第一功率扩展噪声信号将包括随机数发生器。能够使用的随机数发生器的例子包括伪随机数发生器和伪随机高斯噪声数发生器。通过根据功率扩展数字噪声信号修正第一数字信号，获得将其功率扩展到更大的频率谱上的扩展数字信号，由此降低EMI的影响。
在步骤406，沿着非无线传输线发送扩展数字信号。非无线传输线的例子包括线导向器、集成电路设备迹线、印刷电路板迹线以及同轴电缆等。沿着非无线传输线提供扩展数字信号给接收设备。
在步骤408，在接收设备，从传输线接收扩展数字信号。然后，在步骤410，根据实现第二功率扩展功能的第二功率扩展信号修正扩展数字信号。在一个实施例中，第二功率扩展功能与在接收步骤404中使用的功率扩展功能相同。响应于数字信号的修正，产生第二数字信号，其中第二数字信号以第一数字信号来表示。
在另一实施例中，在步骤410中使用的功率扩展功能不需要使用与在修正步骤中使用的相同的功率扩展功能。如前所述，可使用计数器网络来有效恢复时钟，由此将功率扩展回其原始形式。类似地，可使用产生相同随机状态的随机数发生器来修正扩展数字信号，从而产生以第一数字信号表示的第二数字信号。
图11的方法表示与现有技术相比的优点，其中，可以通过扩展谐波能量到更大频率谱上而降低来自在传输线上发送的时钟信号的EMI辐射。此外，恢复的时钟可以不引入系统上的附加定时限制，因为恢复的时钟没有在系统中引入任何显著的附加跳动。
图12以流程图的形式图示说明了根据本发明的另一方法。在步骤422，接收具有第一EMI分布的第一数字信号，其并没有符合EMI的目标。例如，可以接收数据或时钟信号，其已知用以提供涉及系统的EMI。在步骤424，根据随机数字噪声信号修正第一数字信号，以产生具有第二EMI分布的第二数字信号，其符合了EMI的目标。EMI目标的一个例子是不超过特定频率上的给定的EMI辐射级。通过在步骤424修正信号，可以符合EMI分布。
在步骤426，将第二数字信号提供给非无线传输线。非无线传输线的例子包括有线线(wire line)、集成电路迹线、印刷电路板迹线、同轴电缆等。
在步骤428，在接收设备，从传输线接收第二数字信号。在步骤430，根据数字噪声信号修正第二数字信号，以产生基本上具有第一EMI分布的第三数字信号。如前所述，可使用数字噪声信号，诸如高斯噪声信号或伪随机噪声信号，来修正将其功率扩展的第二数字信号，以产生原始信号的表示。
图13以流程图方式图示说明了根据本发明实施例的方法。在步骤444，接收第一时钟的第一表示。在步骤444，当根据第一功率扩展功能扩展第一信号功率时，确定第一信号是否符合第一标准。例如，第一标准可以是第一信号在将其功率扩展之后会否导致固定频率的信号，类似于所产生的第一时钟。第一标准的另一例子是扩展第一信号的功率的过程会否使得随机状态序列就是期望的随机状态序列。
当在步骤444确定符合第一标准时，流程前进到步骤446。在步骤446，第一信号的功率被扩展，以产生第二信号。该第二信号被提供到设备的输出节点，以驱动其他的设备。实际上，如果接收了期望的扩展信号，其将会被解码，例如，将其功率扩展，以提供第一时钟信号的表示。
如果确定第一信号不符合第一标准的话，流程前进到步骤448，这里，在输出提供另外的时钟信号。在一个实施例中，另外的时钟信号的解决方案可以是提供在步骤442接收的第一信号给输出节点，以取代试图通过解扩展第一信号而产生时钟。将认识到，该特定实施例的优点在于，其允许扩展接收机/发射模块与各种不同的接收信号一起工作。
图14以流程图的形式图示说明了根据本发明特定实施例的方法。在步骤452，接收包括具有第一功率分布的第一频率分量的第一数字比特流。第一数字比特流可包括固定频率时钟，或者具有第一频率分量的数据。
在步骤454，根据第一功率扩展信号修正第一数字比特流，以产生具有第二频率分量、表示第一频率分量的第二数字比特流，第二频率分量具有第二功率分布。例如，回过头参看图2，第一数字比特流的第一频率分量可以通过图2的功率分布201来表示。将认识到，其中，第一数字比特流是数据比特流，功率分布部分201将仅仅表示与数据相关联的单一频率分量。一旦被修正，具有第二功率分布的第二频率分量将通过例如功率分布203来表示。容易示出，功率分布203比第一数字比特流的功率分布扩展到更大的频率范围。作为结果，实现了将产生较低EMI辐射的比特流。
图14以框图形式图示说明了实现本发明各种方面的系统。将认识到，图14的系统可以表示任意数量的各种应用。例如，图14可以表示母板、机顶盒、照相机、打印机、音频/视频适配器、服务器和/或网络设备，以命名几个应用。
图14图示说明了用于提供定时信息给存储器502的时钟驱动器501，以及中央处理单(CPU)505。但是，没有直接提供固定频率信号到存储器502，时钟驱动器501连接到发射功率扩展模块521。如在这里所述，发送功率模块521扩展固定频率信号的能量，以产生具有扩展功率谱的信号，并提供该扩展信号给传输线523。连接到传输线523的接收模块522接收扩展信号并向存储器502提供固定频率信号，表示原始时钟。将认识到，接收模块522可以是存储设备502的一部分，发送模块521可以是时钟驱动器501的一部分。
以相似的方式，没有使时钟驱动器501直接连接到CPU 505，时钟驱动器连接到发射功率扩展模块541。如这里所述，发射功率模块541扩展固定频率信号的能量，以产生具有扩展功率谱的信号，并向传输线543提供该扩展信号。连接到传输线543的接收机模块542接收扩展信号，并向CPU 505提供固定频率信号，表示原始时钟。将认识到，接收模块542可以集成作为存储设备502的一部分，发射模块541可以集成作为时钟驱动器501的一部分。
在存储设备502和CPU之间通过存储总线传送数据，存储总线包括总线段516、517和518。通常，存储设备502将表示高速存储器，如双数据率存储器，其在可以产生有害EMI的数据率发送数据。因此，在所示的实施例中，数据总线的每条位线通过这里所述的扩展技术而获益。例如，总线段516包括位线512，其提供给与本发明相一致的功率扩展设备535。因为存储总线上的数据通常是双向数据，功率扩展535将典型地包括发射功率扩展模块和接收功率扩展模块。来自存储器/CPU的控制信号将根据是否进行数据读或数据写来控制激活哪个模块。当模块535用作发射模块时，扩展数据将通过位线513发送到模块536，其将被配置为接收模块来接收和处理扩展数据。接收的扩展数据信号将使用相同的功率扩展功能来再次扩展，以向CPU提供原始数据。
将认识到，不是系统的每个组件都需要实现这里所述的功率扩展技术。例如，用来提供功率扩展部分503和504的时钟信号被示为不扩展。类似地，CPU 505和存储器之间的控制信息被示为不扩展，因为控制数据通常不是高速数据。
使用信息处理机器，诸如数据处理器，或多个处理设备，可以实现本应用中的不同功能和组成。这样的数据处理器可以是微处理器、微控制器、微型计算机、数字信号处理器、状态机、逻辑电路和/或根据操作指令或以预定方式操作数字信息的任意设备。通常，框图所表示的各种功能和系统都易于被本领域普通技术人员使用一个或多个这里所列的实现技术而实现。
当使用用于发布指令的数据处理器时，指令可以存储在存储器中。这样的存储器可以是单独的存储设备或多个存储设备。这样的存储设备可以是只读存储设备、随机存取存储设备、磁带存储器、软盘存储器、硬盘驱动存储器、外部磁带和/或储存数字信息的任意设备。注意到，当数据处理器通过状态机或逻辑电路实现一个或多个其功能时，储存相应指令的存储器可以嵌入到包括状态机和/或逻辑电路的电路中，或者其可以是不必要的，因为使用组合逻辑进行该功能。这样的信息处理机可以是系统，或部分系统，诸如计算机、个人数字助理(PDA)、手持计算设备、电缆机顶盒、能够连接到因特网的设备，诸如蜂窝电话等。
权利要求
1.一种方法，包括接收包括基本上固定频率的第一数字信号；和根据第一功率扩展数字噪声信号修正所述第一数字信号，以产生扩展数字信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中，接收所述第一数字信号包括所述第一数字信号是时钟信号。
3.如权利要求1所述的方法，包括沿着非无线传输线发射所述扩展数字信号。
4.如权利要求3所述的方法，其中，沿着所述传输线发送所述扩展数字信号包括所述传输线是线导向器。
5.如权利要求3所述的方法，其中，沿着所述传输线发送所述扩展数字信号包括所述传输线是印刷电路板迹线。
6.如权利要求3所述的方法，其中，沿着所述传输线发送所述扩展数字信号包括所述传输线是同轴电缆。
7.如权利要求3所述的方法，其中，沿着所述传输线发送所述扩展数字信号包括所述传输线是集成电路迹线。
8.如权利要求1所述的方法，其中，修正所述第一数字信号包括所述第一功率扩展信号实现第一功率扩展功能，以便于产生所述扩展数字信号。
9.如权利要求8所述的方法，还包括接收所述扩展数字信号；根据实现所述第一功率扩展功能的第二功率扩展信号修正所述扩展数字信号，以产生第二数字信号，其中所述第二数字信号是所述第一数字信号的表示。
10.如权利要求9所述的方法，还包括提供所述第二数字信号给时钟分配网络。
11.如权利要求10所述的方法，其中，提供所述第二数字信号包括提供所述第二数字信号给印刷电路板的所述时钟分配网络。
12.如权利要求10所述的方法，其中，提供所述第二数字信号包括提供所述第二数字信号给集成电路的所述时钟分配网络。
13.如权利要求8所述的方法，还包括接收所述扩展数字信号；根据实现第二功率扩展功能的第二功率扩展信号修正所述扩展数字信号，以产生第二数字信号。
14.如权利要求13所述的方法，还包括确定所述第二数字信号是否是所述第一数字信号的表示。
15.如权利要求14所述的方法，还包括当确定所述第二数字信号是所述第一数字信号的表示时，将所述第二数字信号提供给时钟分配网络。
16.如权利要求14所述的方法，还包括当确定所述第二数字信号不是所述第一数字信号的表示时，阻止时钟分配网络分配所述第二数字信号。
17.如权利要求13所述的方法，其中修正所述扩展数字信号还包括所述功率扩展功能具有多个状态并且使用所述多个状态的一个子集来产生所述第二数字信号。
18.如权利要求17所述的方法，其中，修正所述扩展数字信号包括根据所述扩展数字信号确定同步信号，并将所述同步信号提供给锁定组件，以产生所述第二数字信号。
19.如权利要求13所述的方法，其中修正所述扩展数字信号还包括所述第二功率扩展功能包括多个状态，并且当所述扩展数字信号的源已知时，使用所述多个状态的一个子集来产生所述第二数字信号。
20.如权利要求13所述的方法，其中修正所述扩展数字信号包括所述第二功率扩展功能具有多个状态并使用所述多个状态中的每一个来产生所述第二数字信号。
21.如权利要求13所述的方法，其中，所述第二功率扩展功能是由伪随机数发生器产生的。
22.如权利要求13所述的方法，其中，所述第二功率扩展功能是由高斯随机数发生器产生的。
23.如权利要求21所述的方法，其中，修正所述扩展数字信号包括所述伪随机数发生器是由门控伪数发生器产生的。
24.如权利要求23所述的方法，其中，所述门控伪数发生器产生偶数个状态。
25.如权利要求21所述的方法，其中，所述伪随机发生器包括查找表。
26.如权利要求21所述的方法，其中，所述伪随机发生器包括线性反馈移位寄存器27。如权利要求21所述的方法，其中，所述伪随机发生器包括线性反馈移位寄存器。
27.如权利要求1所述的方法，其中，接收所述第一数字信号包括所述第一数字信号是周期性梯形波。
28.如权利要求1所述的方法，其中，修正包括根据第一功率扩展信号来修正所述第一数字信号，以响应于控制激励而产生所述扩展数字信号。
29.如权利要求28所述的方法，其中，所述控制激励包括BIOS设置。
30.如权利要求28所述的方法，其中，所述控制激励包括BIOS用户输入。
31.如权利要求28所述的方法，其中，所述控制激励是所述设备的输入管脚。
32.如权利要求28所述的方法，包括响应于所述控制激励，沿着非无线传输线发送所述扩展数字信号，否则沿着所述非无线传输线发送所述第一数字信号。
33.如权利要求1所述的方法，其中，修正所述第一数字信号包括所述扩展数字信号具有不高于所述基本固定频率的频率分量。
34.如权利要求1所述的方法，其中，修正所述第一数字信号包括所述扩展数字信号具有高于所述基本固定频率的频率。
35.一种系统，包括第一输入，用于提供包含第一频率的第一二进制数字信号；和功率扩展模块，包括连接到所述第一输入的第二输入以及第一输出，用以提供所述第一二进制数字信号的第一二进制表示，其中，所述第一二进制数字信号的所述第一二进制表示已相对于所述第一二进制数字信号扩展了其功率。
36.如权利要求35所述的系统，其中，所述功率扩展模块包括伪随机噪声发生器，具有输出，用以提供伪随机噪声状态。
37.如权利要求35所述的系统，其中，所述功率扩展模块包括伪随机噪声发生器，具有输出，用以提供高斯随机噪声状态。
38.如权利要求36所述的系统，其中，所述功率扩展模块包括修正模块，包括连接到所述第一输入的第一修正模块输入，连接到所述第二输出的第二修正模块输入，以及修正模块输出，用以根据第一多个噪声状态提供所述第一数字信号的所述第一二进制表示。
39.如权利要求37所述的系统，其中，所述第一多个噪声状态具有偶数个噪声状态。
40.如权利要求35所述的系统，还包括连接到所述第一输出的传输线。
41.如权利要求40所述的系统，其中，所述传输线是印刷电路板迹线。
42.如权利要求41所述的系统，其中，所述印刷电路板迹线包括阻抗不连续。
43.如权利要求42所述的系统，其中，所述阻抗不连续位于内插连接器的位置上。
44.如权利要求43所述的系统，其中，所述内插连接器用以接收存储设备。
45.如权利要求40所述的系统，其中，所述传输线是集成电路板迹线。
46.如权利要求40所述的系统，还包括第二功率扩展模块，包括连接到所述传输线的第三输入，用以接收所述第一数字信号的所述第一二进制表示，还包括第二输出，用以提供所述第一二进制数字信号的第二二进制表示，其中，所述第一二进制数字信号的第二二进制表示将具有与所述第一数字信号基本上相同的频率模式。
47.如权利要求46所述的系统，其中，所述第二功率扩展模块包括同步模块，包括连接到所述第二输出的第四输入，用以检测何时接收到所述第一二进制数字信号的第一二进制表示的期望功率状态，还包括第三输出，用以在检测到所述期望功率状态时提供脉冲。
48.如权利要求47所述的系统，其中所述第一功率扩展模块包括第一伪随机噪声发生器，具有第四输出，用以提供第一多个噪声状态；和所述第二功率扩展模块包括第二伪随机噪声发生器，具有连接到所述同步模块的第五输入的第五输出，用以提供所述第一多个噪声状态。
49.如权利要求47所述的系统，其中所述第一功率扩展模块包括第一随机噪声发生器，具有第四输出，用以提供第一多个二进制噪声状态；和所述第二功率扩展模块包括第二随机噪声发生器，具有第五输出，用以提供第二多个二进制噪声状态。
50.如权利要求49所述的系统，其中，所述第二多个噪声状态是所述第一多个噪声状态的子集。
51.如权利要求50所述的系统，其中，所述第二功率扩展模块包括锁相环，包括连接到所述第三输出的第一锁相环输入，以及锁相环输出，用以提供成倍的恢复时钟。
52.一种产生降低的电磁干扰(EMI)辐射以符合EMI目标的方法，所述方法包括接收具有第一EMI分布但不符合所述EMI目标的第一数字信号；和根据第一伪数字噪声信号修正所述第一数字信号，以产生具有第二EMI分布且符合所述EMI要求的第二数字信号。
53.如权利要求52所述的方法，包括将所述第二数字信号提供给传输线。
54.如权利要求53所述的方法，其中，发送所述第二数字信号包括沿着非无线传输线发送所述第二数字信号。
55.如权利要求54所述的方法，其中，提供包括所述传输线是线导向器。
56.如权利要求54所述的方法，其中，提供包括所述传输线是印刷电路板迹线。
57.如权利要求54所述的方法，其中，提供包括所述传输线是同轴电缆。
58.如权利要求54所述的方法，其中，提供包括所述传输线是集成电路迹线。
59.如权利要求53所述的方法，包括从所述传输线接收所述第二数字信号；根据伪随机噪声信号修正所述第二数字信号，以产生基本上具有所述第一EMI分布的第三数字信号。
60.如权利要求59所述的方法，其中，接收所述第一数字信号包括所述第一数字信号具有基本上固定的频率分量。
61.一种方法，包括接收第一时钟的第一信号表示；当所述第一信号根据第一功率扩展功能扩展其功率时，确定所述第一信号符合第一标准；当所述第一信号符合所述第一标准时，扩展所述第一信号的功率以产生第二信号，并将所述第二信号提供给输出节点；和当所述第一信号不符合所述第一标准时，将所述第一信号提供给所述输出节点。
62.一种降低比特流中电磁辐射的方法，包括接收包括具有第一功率分布的第一频率分量的第一数字比特流；和根据第一功率扩展信号修正所述数字比特流，以产生表示第一频率分量的第二数字比特流，其第二频率分量具有第二功率分布，其中，所述第二频率分量与所述第一频率分量不同。
全文摘要
本发明公开一种用于扩展功率的方法和系统，与在比特流中降低电磁(EMI)辐射中发送的数字信号相关联。在通过传输线(169)发送之后，恢复原始数字信号的表示并将其提供给目标设备。
文档编号H03K3/84GK1628422SQ03803279
公开日2005年6月15日 申请日期2003年2月4日 优先权日2002年2月4日
发明者青·T·陈, 刘策, 肯尼斯·W·伊根 申请人:Xemi公司, 休斯敦大学