用于降低本地振荡器中相位噪声和频率偏移方差的混频电路的制作方法

本发明在其一些实施例中涉及减少振荡信号的频率偏差效应，更具体地，但不排它地，涉及通过对至少两个振荡输入信号的偏差效应进行平均来减少振荡信号的频率偏差效应，特别是振荡输入信号和通过延迟该振荡输入信号而产生的延迟振荡信号。

振荡信号是各种要求高的应用中的基本的构建块，例如用于模拟电路的参考信号和/或用于数字电路的时钟。这样的应用通常可能需要精确的低噪声振荡信号，该低噪声振荡信号可以以最小的功耗产生并且在一定的频率和时间范围内保持精确。

在数字通信系统中，特别是在多个移动收发器与一个或多个基站通信的无线通信系统中，振荡信号的精确性可能是非常重要的。每个收发器包括发送器和接收器，该发送器和接收器可能需要具有低频漂移特性的精确和准确的参考频率来与基站(一个或多个)进行通信。通常使用定时电路和/或例如晶体振荡器、时钟发生器等的部件来提供需要的参考频率，然而，所生成的振荡信号的频率易于随时间和温度而漂移。

技术实现要素：

根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了一种通过对两个或更多个振荡输入信号工作频率的偏差进行平均来改善振荡输出信号的工作频率的装置。该装置包括一个或多个电路，所述电路用于通过第一混频器电路(m1)对至少第一和第二振荡输入信号进行混频以产生具有合成工作频率的混频信号，每个所述振荡输入信号具有公共输入工作频率。每个输入工作频率以公共标称频率为中心并具有频率偏差，并且合成工作频率以标称频率的倍数为中心。该一个或多个电路通过用分频器电路对混频信号的合成工作频率进行分频以产生输出信号，该输出信号具有以标称频率为中心并具有平均频率偏差的输出工作频率，所述平均频率偏差是至少第一和第二振荡输入信号的频率偏差的平均值。然后，该一个或多个电路输出所述输出信号。

所述第一混频器电路(m1)和/或所述分频器电路用于接收两个额外的振荡输入信号以产生所述输出信号。

可选地，该装置包括至少一个延迟电路，其用于延迟从振荡电路接收的所述第一输入振荡信号，以产生作为第一振荡输入信号的延迟形式的第二振荡输入信号。

频率偏差包括相对于标称频率的中心的频率偏移和/或相位噪声。所述频率偏移随机地分布在所述振荡输入信号的标称频率周围，并且所述相位噪声涉及相对于所述标称频率在时间上的随机频率变化过程。

至少一个或多个电路还包括高通滤波器(highpassfilter，hpf)，所述hpf用于去除所述混频信号的至少一个低频分量。

分频器电路包括用于产生所述输出信号的第二混频器(m2)以及一个或多个低通滤波器(lowpassfilter，lpf)，所述lpf用于从输出信号中去除一个或多个高频分量。

分频器电路还包括反馈路径，该反馈路径用于从所述输出信号产生反馈信号。反馈信号被反馈到所述第二混频器(m2)，所述第二混频器(m2)用于对所述混频信号和所述反馈信号进行混频。

所述反馈路径还包含放大器，所述放大器用于将所述反馈信号的信号振幅电平恢复成与所述混频信号的信号振幅电平相等。

可选地，所述反馈路径还包括倍频器，所述倍频器用于倍增所述反馈信号的工作频率以匹配所述混频信号的工作频率。

可选地，该装置包括一个或多个延迟电路，所述一个或多个延迟电路用于放大所述输出信号以增大所述输出信号的信号振幅电平以补偿所述混频和分频过程所述信号振幅电平的衰减。

根据本发明的一些实施例的一个方面，提供一种通过对至少两个振荡输入信号的工作频率的偏差进行平均来改善振荡输出信号的工作频率的方法。该方法包括：

-接收至少第一和第二振荡输入信号，所述至少第一和第二振荡输入信号的公共输入工作频率以公共标称频率为中心并具有频率偏差。

-在第一混频器(m1)处对所述至少第一和第二振荡输入信号进行混频以产生混频信号，混频信号具有以标称频率的倍数为中心的合成工作频率。

-在分频器电路处对混频信号的合成工作频率进行分频以产生输出信号，该输出信号的输出工作频率以标称频率为中心并具有平均频率偏差，所述平均频率偏差为至少第一和第二振荡输入信号的频率偏差的平均值。

-输出所述输出信号。

分频器电路包括用于产生所述输出信号的第二混频器(m2)和用于从所述输出信号产生反馈信号的反馈路径，所述反馈信号被反馈到第二混频器(m2)，所述第二混频器(m2)用于对混频信号和反馈信号进行混频。

除非另外定义，否则本文使用的所有技术和/或科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。虽然在本发明的实施例的实践或测试中可以使用与本文所述的方法和材料类似或等同的方法和材料，但是下文中描述了示例性的方法和/或材料。如果发生冲突，则以包括定义在内的专利说明书为准。另外，这些材料，方法和实例仅是说明性的，并非必须意在限制。

附图说明

这里仅通过举例的方式参照附图来描述本发明的一些实施例。现在具体参照附图详细说明，强调的是，所示出的细节是作为示例并且出于对本发明的实施例的说明性讨论的目的。在此方面，利用附图进行的描述将使可以如何实施本发明的实施例对于本领域技术人员变得显而易见。

附图中：

图1是根据本发明的一些实施例用于改善振荡输出信号的频率特性的示例性装置的示意图；

图2是根据本发明的一些实施例的改善振荡输出信号的频率特性的示例性过程流程图；

图3是根据本发明的一些实施例的用于使用两个输入信号来改善振荡输出信号的频率特性的示例性装置的示意图；

图4是根据本发明的一些实施例通过对两个振荡输入信号进行平均产生的示例性振荡输出信号的增益降低的功率密度图的示意图；

图5是根据本发明的一些实施例用于使用四个输入信号来改善振荡输出信号的频率特性的示例性装置的示意图；以及

图6是根据本发明的一些实施例用于使用延迟的输入信号来改善振荡输出信号的频率特性的示例性装置的示意图。

具体实施方式

本发明在其一些实施例中涉及减少振荡信号的频率偏差效应，更具体地，但不是唯一地，涉及通过平均至少两个振荡输入信号的偏差效应来减少振荡信号的频率偏差效应，特别是振荡输入信号和通过延迟振荡输入信号而产生的延迟振荡信号。

本发明提出了用于通过减少振荡信号工作频率的一个或多个偏差效应改善振荡信号的一个或多个频率特性(例如，关于时间和/或温度的精度，稳定性和/或变化)的装置、系统和方法。偏差效应可以包括例如频率偏移和/或相位噪声(也称为相位漂移)。频率偏移可以表现为相对于标称频率的中心的偏差，并且对于实际应用中的多个振荡信号，通常频率偏移可能随机地分布在标称频率中心周围。在实际应用中，相位噪声通常可以以随机相位噪声过程为特征，例如振荡信号的相位中的随机的、快速的、短期的波动。

可以通过对具有公共标称工作频率的两个或多个输入振荡信号的偏差效应进行平均以产生输出信号来改善振荡信号的频率特性。由于偏差效应的随机性质，即频率偏移的随机分布和相位噪声随机过程，所以将偏差效应进行平均可以显着改善输出信号的频率特性。

通过对两个或多个输入信号的偏差效应进行平均来改善振荡信号的频率特性可能与当前用于改善频率特性的现有方法相比具有显著的益处。一个益处是相对于使用可能具有一个或多个改善的频率特性(例如温度补偿和/或频率跟踪)的昂贵的高端振荡电路，通过使用两个或多个低端振荡电路作为振荡输入信号的源，可以降低成本。另一个好处为通过避免使用一个或多个相位噪声降低电路，例如相位跟踪电路，可以降低振荡电路的复杂性(并且可能降低成本)。

通过首先使用第一混频电路对输入信号进行混频以产生混频信号并使用分频器电路对混频信号进行分频以恢复输出信号的标称工作频率来对两个或多个振荡输入信号的频率特性进行平均。混频信号的合成工作频率是标称工作频率的倍数。可以使混频信号通过高通滤波器(hpf)，该高通滤波器用于从混频信号中去除一个或多个低频分量，该混频信号是第一混频电路在对输入信号进行混频时产生的。然后使混频信号进入分频器电路中，分频器电路可以包括与反馈路径耦合的第二混频电路，反馈路径反馈输出信号以向第二混频信号提供反馈信号。第二混频电路用于通过对混频信号和反馈信号进行混频来产生输出信号。分频器电路还可以包括低通滤波器(lpf)，该低通滤波器用于从输出信号中去除一个或多个高频分量，该输出信号是第二混频电路在对混频信号和反馈信号进行混频时产生的。分频器电路还可以包括反馈路径上的放大器，该放大器用于将反馈信号的振幅电平恢复为输入信号的标称振幅电平。

可选地，使用一个或多个延迟电路来延迟一个或多个输入信号以产生作为输入信号的延迟形式的一个或多个延迟信号。延迟信号可以与输入信号一起使用以产生输出信号。

可选地，分频器电路包括用于使反馈信号倍增的倍频器。如果输入信号的数量n是2的幂，当使用两个以上的振荡输入信号来产生输出信号时，可能需要倍频器。当对具有公共标称频率的n个输入信号进行混频时，混频信号的合成工作频率是标称频率乘以n。为了在反馈信号进入第二混频电路之前适当地调整反馈信号，可以将反馈信号倍增以具有与混频信号相同的标称频率。

可选地，输出信号被放大以增加输出信号的信号振幅电平，以补偿在混频和分频期间所述信号振幅电平的衰减。

在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应当理解的是，本发明在其应用中不一定限于以下描述中阐述的和/或在附图和/或示例中示出的部件的构造和布置的细节和/或方法。本发明能够具有其他实施例或以各种方式实践或执行。

本发明可以是系统，方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括其上具有用于使处理器执行本发明的各方面的计算机可读程序指令的计算机可读存储介质(或多个介质)。

计算机可读存储介质可以是有形装置，该装置可以保留和存储由指令执行设备使用的指令。计算机可读存储介质可以是(但不限于)例如：电子存储设备，磁存储设备，光存储设备，电磁存储设备，半导体存储设备或前述的任何设备的合适的组合。

本文中描述的计算机可读程序指令可以经由例如因特网，局域网，广域网和/或无线网络的网络从计算机可读存储介质下载到相应的计算/处理设备，或者外部计算机或外部存储设备。

计算机可读程序指令可以作为独立软件包完全地在用户计算机上，部分地在用户计算机上执行，部分在用户计算机上，部分在远程计算机上，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过包括局域网(localareanetwork，lan)或广域网(wideareanetwork，wan)的任何类型的网络连接到用户的计算机，或者可以(例如，使用互联网服务提供商通过互联网)连接到外部计算机。在一些实施例中，为了执行本发明的各方面，包括例如可编程逻辑电路系统，现场可编程门阵列(field-programmablegatearrays，fpga)或可编程逻辑阵列(programmablelogicarrays，pla)的电路系统可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息来执行计算机可读程序指令以使电子电路系统个性化。

参考根据本发明实施例的方法，装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来在本文中描述本发明的各方面。应理解，流程图和/或框图中的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以通过计算机可读程序指令来实现。

附图中的流程图和框图示出了根据本发明的各种实施例的系统，方法和计算机程序产品的架构，功能和操作的可能的实施方式。在这此方面，流程图或框图中的每个框可以表示包括用于实现指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令的指令的模块，段或部分。在一些替代实施方式中，框中指出的功能可以不按照附图中指出的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者框有时可以以相反的顺序被执行。还要注意的是，框图和/或流程图的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合可以由执行指定功能或动作或执行专用硬件和计算机指令的组合的基于专用硬件的系统执行。

现参考图1，图1是根据本发明一些实施例的用于改善振荡输出信号的频率特性的示例性装置的示意图。示例性装置100包括混频器电路110和分频器电路120，混频器电路110接收具有以公共标称频率为中心的工作频率的多个振荡输入信号(102a到102n)，分频器电路120输出具有以相同的公共标称频率为中心的工作频率的振荡输出信号106。每个输入信号102可以从例如振荡器电路接收。混频电路110包括用于对两个或多个输入信号102进行混频的一个或多个混频器(m1)112以及用于从混频器(m1)112输出的混频信号中去除一个或多个低频分量以产生混频信号104的hpf114。

可选地，混频电路包括一个或多个延迟电路116，其用于延迟一个或多个输入信号102以产生一个或多个延迟信号，这些延迟信号是要进入到混频器(m1)112中的(一个或多个)输入信号102的延迟形式。

使用混频器(m2)122在分频器电路120中对混频信号104进行分频，混频器(m2)122对混频信号104与反馈信号108进行混频，通过将输出信号106反馈回分频器电路120的反馈路径接收反馈信号108。反馈路径包括用于将反馈信号108的振幅电平恢复到输入信号102的标称振幅电平的放大器126。

可选地，反馈路径包括倍频器128，其用于使反馈信号108的工作频率倍增。当使用多于两个输入信号102来产生混频信号104时，可能需要倍频器128倍增反馈信号108的工作频率以使其等于混频信号104的工作频率。使从混频器(m2)122输出的信号通过lpf124，lpf124去除混频信号的一个或多个高频分量以产生输出信号106。

可选地，装置100包括一个或多个输出放大器130，用于恢复输出信号106的振幅电平以产生放大的输出信号107。输出信号106的振幅电平可能需要被恢复，因为在混频器电路110和/或分频器电路120中执行的混频和/或分频操作，与输入信号102相比输出信号106可能衰减。

现参考图2，图2是根据本发明的一些实施例的改善振荡输出信号的频率特性的示例性过程的流程图。用于改善振荡输出信号106的频率特性的过程200可以通过使用示例性装置100对一个或多个振荡输入信号102的频率特性进行平均来完成。

如210处所示，过程200开始于在混频器(m1)112处接收至少部分彼此独立的两个或多个输入信号102。振荡输入信号102都具有以标称频率为中心的公共工作频率，并且每个都可以包括一个或多个偏差(偏差效应)，例如频率偏移和/或相位噪声。每个输入信号102可以如下面等式1中所描述的那样来表示：

等式1：

其中，每一个输入信号102被定义为si(t)，其具有频率ωop，i，ωop，i可以被指示为输入信号的工作频率，并且还可以包括表示为连续时间相位过程的相位噪声，其中，i表示输入信号102a至102n的标号。频率ωi由表示为ωc＝2πfc的标称频率构成，并且还可以包括频率偏移ωi＝2πfi。两个振荡输入信号具有公共振幅电平a。

假设输入信号102的频率偏移ωi以具有有限方差σ²的标称频率ωc＝2πfc为中心随机分布。假定输入信号102的相位噪声过程是随机过程，其中，该过程的平均值为自相关性为r(t1，t2)＝2πβmin(t1，t2)。其中t1，t2表示不同的时间点，并且β是与每个输入信号102相关的自相关期望参数因子。参数β是本地振荡器的一个特征，对于不同的振荡器会有所不同。尽管本发明可以应用于任何类型的相位噪声，上文中所做的假设贴切地代表典型的现实系统，并且可能进一步呈现最糟糕的情况，因为输入信号的演变是不可预测的。如此定义的相位噪声过程被生成为：

等式2：

其中，是绕圆的高斯(gaussian)过程，使得i＝{1，2}，以及δ(·)是狄拉克(dirac)三角函数。如所讨论的那样，合成随机过程的特性可以是具有以下期望和自相关值的维纳(wiener)过程：

等式3：

在混频电路中，信号102在滤波器(m1)112处被混频并且在hpf114处被滤波以产生混频信号104，该混频信号104具有合成工作频率，该合成工作频率是所有输入信号102的工作频率的总和。由于所有输入信号102的工作频率具有公共标称频率，所以表示为sm(t)的混频信号104的合成工作频率为nfc(输入信号102si(t)的工作频率的倍数)，并且与输入信号102直接相关，如下面的等式4中所示。

等式4：

如在220处所示，使用分频器电路120对混频信号104进行分频，以产生如下面的等式5中所示的输出信号106s′(t)。

等式5：

s′(t)∝cos(ω′t+θ′t)

针对分频器电路120对等式1和等式5进行推导，得出下面的等式6，混频信号与反馈信号108(具有恢复的标称振幅电平)在分频器电路120中进行混频。

等式6：

显然，输出信号106是振荡信号，其频率为具有相位噪声过程的频率ω1，...，ωn的频率平均值，该噪声过程是输入信号102的相位噪声过程的平均值。对于通常的n阶(n个输入信号102)来说，推导等式1到等式6可能是复杂的，因此，在上文中的等式1到等式6的推导是概括性的，在下文中针对本发明的低阶的实施例进行了详细地描述。

如230处所示，输出信号106被从装置100中输出以用于多个应用中的一个或多个，例如用于数字电路的参考时钟，用于射频(radiofrequency，rf)收发器的调制时钟等等。

通过对输入信号102的偏差(一个或多个)进行平均以减小偏差(一个或多个)，可以显著改善输出信号106的工作频率特性。输出信号106具有以标称频率ωc为中心的工作频率，但是可以包括由于两个或多个输入信号102之间的偏差的平均而减小的偏差(一个或多个)(偏差效应)。偏差(一个或多个)的随机性质，即输入信号102工作频率ωop，i之间的频率偏移的随机分布和相位噪声过程的随机性质允许进行平均操作以在统计上减小偏差效应。减小的偏差可以具有以下特征。每个输入信号102si(t)的频率偏移ωi的方差可以表示为σ²。输出信号106s′(t)将具有方差为σ²/n的工作频率。类似地，输出信号106的相位噪声过程的自相关也被除以n，等于r(t1，t2)＝2πβmin(t1，t2)/n。

输出信号106减小的偏差可能在一定程度上增加振幅噪声，然而，诸如输出放大器130的一个或多个放大电路可被应用于输出信号106，用于恢复输出信号106的振幅电平以去除和/或减小振幅噪声，从而改善输出信号106的信噪比。此外，混频电路110和分频器电路120都可以引起至少一些信号功率损失，然而噪声电平保持不变，从而实现输出信号106的更高的信噪比。输出信号可以被进一步放大以恢复在混频和分频期间可能被衰减的输出信号106的振幅电平。

通过示出可能的实施例和/或优选实施例的示例来提供本发明的一些实施例。

现参考图3，图3是根据本发明的一些实施例的用于使用两个输入信号来改善振荡输出信号的频率特性(一个或多个)的示例性装置的示意图。装置100a是示例性装置100的特定变体，其接收具有以公共频率为中心的工作频率的两个振荡输入信号102a和102b并产生输出信号106a，输出信号106a的工作频率以标称频率为中心，并相对所述中心具有减小的偏差(一个或多个)。装置100a包括混频电路110a和分频器电路120a。两个输入信号102as1(t)和102bs2(t)在如下面的等式7中所示。

等式7：

ωop，1＝2π(fc+f1)

ωop，2＝2π(fc+f2)

在混频器(m1)112a处对输入信号102as1(t)和102bs2(t)进行混频，以产生如以下等式8中所示的预滤波混频信号103asm(t)。

等式8：

预滤波混频信号103as′m(t)包括两个频率分量。第一频率分量以输入信号102a和102b的标称频率ωc之和(ωop，1+ωop，2)为中心。第二频率分量以输入信号102a和102b的标称频率ωc之差(ωop，1-ωop，2)为中心。

然后，将预滤波混频信号103a输入到hpf114a中，hpf114a去除预滤波混频信号103a的低频分量，以产生如以下等式9所示的混频信号104asm(t)。

等式9：

hpf114a可以适用于清楚地区分高频分量ωop，1+ωop，2和低频分量ω1-ω2。在本发明感兴趣的典型实际应用中，(ωop，1+ωop，2)和(ωop，1-ωop，2)之差可能非常大，并且允许hpf以最佳方式适当地分离两个频率分量。

然后，混频信号104a被输出到分频器电路120a中，分频器电路120a对混频信号104a的工作频率进行分频以产生输出信号106a。分频器电路120a包括混频器(m2)122a，混频器(m2)122a对混合信号104a与反馈信号108a进行混频以产生稳定状态输出信号106a。混频器(m2)122a用于降低混合信号104a的工作频率，以形成输出信号106a的工作频率以标称频率为中心。如下面的等式10所示，输出信号106a被表示为s′(t)。

等式10：

使输出信号106a通过包括放大器126a的分频器电路120a中的反馈路径。放大器126a恢复输出信号106a的振幅电平以产生具有与混频信号104a的振幅电平相等的标称振幅电平的反馈信号108a。因此，放大器126a的放大因子被设定为4/a²。因此，在稳定状态下，混频器(m2)122a的中间输出信号s(t)是混频信号104a与反馈信号108a进行混频得到的信号，如以下等式11所示。

等式11：

然后，从混频器(m2)122a输出的信号输出到lpf124a中，lpf124a去除混频信号的高频分量ω1+ω2+ω′以产生输出信号106a。因此，输出信号106a可以如下面的等式12所示来表示。

等式12：

结合等式10和12产生下面的等式13中的表达式。

等式13：

等式13转化为如下面的等式14所表示的两个项。

等式14：

从等式14可以看出，通过使用装置100a对输入信号102a和102b的偏差进行平均，输出信号106的偏差(偏差效应)被减小。

根据之前提出的假设，相位噪声过程以及是随机过程，例如它们可能是维纳(wiener)过程，其平均值为0，自相关其中e[.]表示期望运算符，并且β是一个参数。由于两个相位噪声过程是独立的，所以输出信号106a的合成相位噪声过程θ′t的自相关在下面的等式15中表示。

等式15：

这可以解释为输出信号106a的噪声方差的降低。通过将输入信号104a和102b中的一个的功率谱密度与平均输出信号106a的功率谱密度进行比较，示出了该增益减小。

现参考图4，图4是根据本发明的一些实施例的功率密度图的示意图，该功率密度图示出了通过对两个振荡输入信号进行平均而产生的示例性振荡输出信号的增益减小。相对功率密度图400示出了通过使用诸如装置100a的装置对两个振荡输入信号进行平均而产生的振荡输出信号的功率密度图。曲线图410示出了与曲线图420相比的诸如所述振荡输出信号的振荡输出信号的相对功率密度特性，曲线图420示出了诸如振荡输入信号102a和102b的振荡输入信号的相对功率密度特性。从图400中明显看出，与平均输出信号106相关联的曲线图410示出了与原始输入信号102a和102b之一相关联的曲线图420相比3db的噪声减少。

现参考图5，图5是根据本发明的一些实施例用于使用四个输入信号来改善振荡输出信号的频率特性(一个或多个)的示例性装置的示意图。尽管在本文中描述了使用2或4个输入的装置，但显然，也可以配置3个信号作为输入。装置100b是示例性装置100的特定变体，其接收具有以公共频率为中心的工作频率的四个振荡输入信号102a，102b，102c，102d，并产生输出信号106b，输出信号106b的工作频率以标称工作频率为中心并相对所述中心具有减小的偏差(一个或多个)。所述装置100b的操作类似于诸如装置100a的操作，有一个例外是关于倍增反馈信号108b的工作频率以使其等于混频信号104b的工作频率。所述装置100b包括混频电路110b和分频器电路120b。使用二级混频器(m1)112b对所述四个输入信号102a-102d进行混频，所述二级混频器(m1)112b首先对每对102a-102b和120c-102d进行混频，然后在混频器(m1)112c中将两个混频器(m1)112b的输出进行混频。所述四个输出信号102as1(t)，102bs2(t)，103cs3(t)，和102ds4(t)如以下等式16中所示。

等式16：

ωoc，1＝2π(fc+f1)

ωoc，2＝2π(fc+f2)

ωoc，3＝2π(fc+f3)

ωoc，4＝2π(fc+f4)

然后将预滤波混频信号103b输出到hpf中以去除预滤波混频信号103b的低频分量以便产生混频信号104b。混频信号包括四个以2fc为中心的低频分量和一个以4fc为中心的高频分量。低频分量被hpf114b去除，并且混频信号104a仅包括幅度等于a⁴/8的高频分量[ω1+ω2+ω3+ω4]。信号104b被馈入到分频器电路120b中的混频器(m2)112b，混频器(m2)112b对混频信号104b与反馈信号108b进行混频以产生中间输出信号。中间输出信号通过lpf124b，lpf124b去除输出信号的高频分量以产生输出信号106b。输出信号106b被反馈到分频器电路120b并进入放大器，该放大器将反馈信号108b的振幅电平恢复到与混频信号104b的振幅电平相等的标称振幅电平。反馈信号108b被输出到倍频器128a中，倍频器128a将反馈信号108b的工作频率扩大四倍，使其等于混频信号104b的工作频率。由于二级混频器(m1)112b和112c的作用，混频信号104b的工作频率是输入信号102a-102b的标称工作频率的4倍。

在针对装置100a示出的相同方程式之后，平均输出信号106b如以下等式17中所表示。

等式17：

从等式17中明显看出，通过使用装置100b对输入信号102a-102d的偏差进行平均，输出信号106的偏差(偏差效应)减小。

可选地，对于诸如装置100的装置存在多个实施例，装置100用于接收任何阶数n的振荡输入信号以产生诸如输出信号106的输出信号。装置100可以在混频电路(诸如混频电路110)中使用多级混频器(m1)(诸如混频器(m1)112)，其与分频器电路(诸如分频器电路120)中的适当的倍频器相耦合(诸如倍频器126)。输出信号106也可以取自放大器126而不是低通滤波器(lpf)124。

现参考图6，图6是根据本发明的一些实施例的用于使用延迟的输入信号来改善振荡输出信号的频率特性的示例性装置的示意图。装置100c是示例性装置100的特定变体，其接收一个震荡输入信号102a。通过使用单个振荡器和尤其是通过将来自所述振荡器的输入信号102a与其自身的延迟形式进行混频来减小相位噪声是可能的。在此情况下，与所述振荡信号102a和所述延迟输入振荡信号102a1相关的两个过程不是独立的。在此配置下，相位噪声的减小程度取决于所述延迟。此外，相位噪声的减少程度还可以取决于过程本身。装置100c包括延迟电路116a，其配置为将输入信号102a延迟预定的时间段(延迟)以产生作为输入信号102a的延迟形式的延迟信号102a1。延迟可以具有不同的值并可以基于用于生成振荡输入信号的本地振荡器和期望的相位噪声减小来选择延迟。附加地或替代地，延迟的量可以取决于物理限制：延迟的量真正地确定了延迟电路的大小。因此，所述装置中的可用空间为延迟电路的大小设定上限，从而为可以实现的延迟的量设定上限。延迟的量是在相位噪声减小和电路大小之间作权衡的结果。在诸如(m1)112a混频器的(m1)混频器中对所述输入信号102a与延迟信号102a1进行混频，以产生预滤波混频信号103c。然后，从混频器(m1)112a流过装置100c的信号与流过装置100a的信号类似。

尽管输入振荡信号102a和延迟输入振荡信号102a1不是独立的，下文将示出在相位噪声过程是随机的，尤其是维纳(wiener)过程的情况下，本发明的装置允许减小输出信号的相位噪声。

例如，假设振荡输入信号102a中的相位噪声过程是如上所述的维纳(wiener)过程。考虑两个时刻t和s的相位噪声过程，其中t≤s，差过程验证为将所示过程与其本身的延迟形式(延迟了τ)进行平均得到新的过程w′，新的过程w′t不再是维纳过程。合成过程的均值为0，且任意时刻t和s之间的阶梯增量具有以下特性：

等式18：

如果在一个时间间隔内(t-s)≤τ观察输入振荡信号102a和延迟输入振荡信号102a1，则新的过程的方差为原始过程的一半，这意味着输入振荡信号102a的相位噪声减小了1/2。对于较大的时间间隔，方差减少了常数τ/2，所述常数相对于原始方差2πβ(t-s)随时间变小。在任何情况下，与输入振荡信号102a的相位噪声相比，输出信号的相位噪声减小。

更一般地说，可以基于过程的方差应在统计上减少的时间段或者感兴趣的时间段来选择延迟τ。具体地，可以基于估计相位噪声期间的符号的数量来设定延迟。特别地，如果延迟设定为等于感兴趣的时间，那么输出信号的相位噪声为θi′＝θi/2。此感兴趣的时间取决于本发明的应用。

例如，在每10个符号估计一次相位噪声的系统中，将延迟选择为τ＝10，输出信号的相位噪声过程的表现会类似于每次估计之间的方差为一半的维纳过程。

因此，延迟的选择取决于我们需要过程中减小的方差的期望的时间段。如已经在上文中提到的，在实践中，延迟τ的值越大，延迟电路就必须越大。延迟的选择涉及电路板上的可用空间和延迟或者换句话说相位噪声减小的程度之间的权衡。

如果将振荡输入信号102a延迟大于感兴趣的时间的时间量，图6中描述的装置会产生期望的减小相位噪声(尤其是方差噪声)的效果。

显然，可以为诸如装置100的装置创建多个附加实施例，所述装置100包括一个或多个诸如延迟电路116的延迟电路，以延迟任意数量的诸如所述振荡输入信号102的振荡输入信号102。此外，可以使用多级延迟电路116延迟任何单个输入102，以产生额外的一个或多个诸如延迟信号102a1的延迟信号。例如，可以通过包括3个延迟电路116的装置100接收单个输入信号102a。可以将输入信号102a输入到第一延迟电路116，以产生延迟信号102a1。然后，可以将延迟信号102a1输入到第二延迟电路116，以产生延迟信号102a2，然后，可以将所述延迟信号102a2输入到第三延迟电路116以产生延迟信号102a3。装置100可以用于接收第四信号102a，102a1，102a2和102a3，以产生输出信号106.

已经出于说明的目的示出了对本发明的各种实施例的描述，但是所述描述并不意图是穷尽的或者限于所公开的实施例。在不脱离所描述的实施例的范围和精神的情况下，对于本领域的普通技术人员来说，许多修改和变化将是显而易见的。在本文中被选择使用的术语是为了相对于在市场中找到的技术最好地解释实施例的原理，实际应用或技术进步，或者使本领域的普通技术人员能够理解本文公开的实施例。

本文中使用的术语“约”是指±10％。

术语“包括”，“由...组成”，“包括”，“由...构成”，“具有”及它们的组合意味着“包括但不限于”。该术语包括术语“由......组成”和“基本上由...组成”。

短语“基本上由...组成”是指组分或方法可以包括额外的成分和/或步骤，但仅当其他成分和/或步骤不会实质上改变要求保护的组分或方法的基本和新颖特征时。

如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”包括复数形式。例如，术语“一种化合物”或“至少一种化合物”可以包括多种化合物，包括其混合物。

本文中使用“示例性”这个词来表示“用作示例，例子或说明”。被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更有优势，和/或排除来自其它实施例的特征的结合。

本文中使用的术语“可选地”是指“在一些实施例中提供而在其他实施例中不提供”。本发明的任何特定实施例可以包括多个“可选”特征，除非这些特征相冲突。

在整个申请中，本发明的各种实施例可以以范围的形式呈现。应该理解的是，范围形式的描述仅仅是为了方便和简洁，不应该被解释为对本发明范围的不灵活的限制。因此，范围的描述应该被认为是具体公开了所有可能的子范围以及该范围内的个别数值。例如，从1到6的范围的描述应该被认为具有特定公开的子范围，例如从1到3、1到4、1到5、2到4、2到6、3到6等，以及在该范围内的个别数字，例如1、2、3、4、5和6。无论该范围的广度如何，这都适用。

在本文中不论何时指出数字范围，其意图包括在所指示的范围内的任何引用的数字(分数或整数)。在第一指示数字和第二指示数字之间的“范围/范围”和“范围/范围从”第一指示数字“到”第二指示数字“在本文中可互换地使用，并且意在包括第一和第二指示的数字以及它们之间的所有分数和整数数字。

可以理解的是，为了清楚起见，在单独的实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合提供。相反地，为了简洁起见，在单个实施方式的上下文中描述的本发明的各种特征也可以单独地或者以任何合适的子组合提供，或者适合于在本发明的任何其他描述的实施方式中提供。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不被认为是那些实施例的必要特征，除非该实施例在没有这些元件的情况下不起作用。

本说明书中提及的所有出版物，专利和专利申请在本文中通过引用整体并入本说明书，其程度如同每个单独的出版物，专利或专利申请被具体地和单独地指出通过引用并入本文。此外，本申请中的任何参考文献的引用或标识不应被解释为承认这种参考文献可作为本发明的现有技术。在使用章节标题的范围内，不应将其解释为限制。