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精确定时是国防开放式架构系统的核心
定时在确保电子系统可靠、和谐地运行方面起着核心作用。这在战场上最为重要。无人驾驶车辆、地面传感器、指挥中心和战术通信等电子系统必须协调工作。当在联合行动中部署多个平台时（用于实时无人机视频、干扰敌方信号或数据通信等功能），它们必须同步。这确保了数据传输的凝聚力，以便可靠和及时地做出决策和采取行动。
如果不同的制造商提供各种子系统，并在不同时间引入，则使防御操作复杂化。随着行业转向开放式架构实现，时序错位会导致延迟问题、性能下降，或者在最坏的情况下导致系统故障。本文讨论了 Precision Timing 如何帮助确保与 Precision 同步数据传输的互操作性。国防的开放系统未来
开放式架构，例如模块化开放系统方法 （MOSA）、传感器开放系统架构 （SOSA）、C4ISR/EW 模块化开放标准套件 （CMOSS） 和 OpenVPX 中概述的架构，正在彻底改变国防系统的设计、集成和维护。这些标准强调模块化、灵活性和可扩展性，使军事平台能够快速集成新技术并实现经济高效的更新。
1、减小尺寸、重量、功耗和成本 （SWaP-C）：
军事平台，尤其是移动和机载系统，需要紧凑、轻便和节能的组件。设计工程师还更喜欢具有合理交货时间和供应连续性的现成组件。
2、抗冲击、振动和温度弹性：
可靠和稳定的频率对于保持最佳性能至关重要。即使是微小的变化也会严重降低系统的准确性和功能。军事系统必须能够承受恶劣的环境。这些因素包括变化和极端温度、高振动水平和严重冲击条件。计时组件必须稳健可靠。3、保持性能：
GPS 是 700 多个 DoD 武器系统的参考计时来源。不幸的是，GPS 容易受到攻击。即使 GPS 信号不可用或不可信，也能保持准确的计时对于成功的军事行动至关重要。
精密 timing 器件分布在整个电子系统中，必须在各种环境中运行，以确保所有子系统保持同步。在复杂和高风险的防御环境中保持功能和准确时间的能力可以决定任务的成败。
为什么 MEMS Timing 是国防应用的正确选择
微机电系统 （MEMS） 硅计时技术是解决一些关键国防挑战的一种手段。与基于石英的产品相比，基于温度补偿振荡器 （TCXO） 和恒温控制振荡器 （OCXO） 等坚固耐用的精密 MEMS 型振荡器具有显著优势。这些改进包括：
1、降低 SWaP：
COTS 加固型 MEMS 振荡器是经过验证的低 SWaP 解决方案。例如，采用 7 mm x 5 mm 封装的 SiT5543 功耗仅为 135 mW，使其成为 SWaP 限制是一个重要考虑因素的平台的理想选择。该器件可以取代石英 OCXO，后者在 500 mW 时消耗的能量几乎是 4 倍，而占用空间却大了 10 到 20 倍。
2、温度范围内的频率稳定性：
MEMS 时序技术正在进步，继续提供一系列选择来取代石英 TCXO 和 OCXO。SiT5348 MEMS Super-TCXO 在高达 -40 至 105°C 的更宽温度范围内具有 +50 ppb 的额定值，具有可重复和可预测的频率，没有频率下降或活动跳跃。新型 SiT5543 TCXO 在 -40°C 至 95°C 范围内额定值为 +5 ppb，是唯一一款以比石英 OCXO 更低的功率、更小的尺寸和更高的可靠性实现这种温度稳定性的 TCXO。新型 SiT7111 恒温控制 MEMS 振荡器在 -40°C 至 95°C 范围内提供 + 1 ppb，比大多数石英 OCXO 更宽的温度范围。
3、冲击和抗振动能力：
坚固耐用的 MEMS 振荡器对振动的敏感度要低得多，通常最高约为 1E-11/g，这是市售石英振荡器无法达到的水平。这些 MEMS 振荡器可以承受 30,000 克及以上的冲击，结构简单且可靠：即使对于定制的专用石英振荡器来说，这种抗冲击能力水平也是一个巨大的挑战。这使得 MEMS 加固型振荡器非常适合部署在极端条件下的军事系统。与石英振荡器不同，MEMS 振荡器不依赖于晶体的尺寸，这使得它们更紧凑，更耐振动和冲击。MEMS 振荡器提供更高的可靠性，平均故障间隔时间 （MTBF） 超过 20 亿小时。这是对 quartz 振荡器的显着改进。
4、保持性能：
MEMS振荡器（如 SiT7111）提供卓越的保持性能，在 24 小时内具有 ±1 微秒的可重复典型时间误差，确保系统即使在没有 GPS 的环境中也能保持准确，与石英 OCXO 相比具有卓越的性能。
5、更轻松的设计集成：
低 SWaP MEMS 振荡器对板级温度波动、振动和电源噪声不敏感，无需外部稳压器，可简化布局和热管理。这使得它们更容易设计到需要稳健精密时序的系统中。MEMS 振荡器设计有 I2C 或 SPI 频率调谐选项，可在其应用中提供更大的灵活性。
MEMS 精密时序提高 Open Architecture 系统性能
基于 MEMS 的精密时钟器件的特性使其成为各种国防应用的理想选择，包括：
1、GPS 驯服振荡器 （GPSDO）：
坚固耐用的 MEMS TCXO 具有卓越的可重复频率稳定性，无跳频，可实现快速、稳健和可靠的信号解码，包括具有长积分时间的加密信号、恶劣条件下的连续信号锁定、信号丢失时的快速信号重新捕获时间以及改进的抗干扰和其他干扰能力。
2、保证定位、导航和授时 （A-PNT）：
在 GPS 信号被拒绝或降级的环境中，本振成为授时参考，需要保持从几分钟到几小时再到几天的精度，这种情况称为保持。所选设备必须从 GPS 同步丢失时开始，随着时间的推移和不断变化的环境条件具有有限的漂移。新型超稳定 SiT7111 MEMS 振荡器可以取代 A-PNT 模块中昂贵且脆弱的芯片级原子钟 （CSAC），外形尺寸更小，可靠性更高。
3、软件定义无线电：
对于需要高水平相位噪声和频率稳定性的软件定义无线电，新型 MEMS Super-TCXO（如 SiT7201 和 SiT7202）在 SWaP-C 封装中提供必要的性能，并简化了基于石英 TCXO 的电路或无需 OCXO。此外，它们的相位噪声对振动几乎不敏感，即使在最恶劣的环境中也能确保性能和信号的连续性。
4、径向时钟和开关卡：
径向时钟卡和开关卡对于在各种模块之间分配定时信号至关重要，以确保系统的所有部分同步运行，无论是通过 IEEE1588 还是同步以太网 （SyncE） 等精确时间协议 （PTP）。这些卡的性能直接影响整个系统的可靠性和有效性。最新的 MEMS 振荡器具有卓越的耐环境性和整体稳定性，非常适合满足这些关键系统功能的同步需求。
先进的技术和严格的要求需要一流的 MEMS 精密定时
坚固耐用的 MEMS 振荡器非常适合满足现代军事系统的严格要求，可在 MOSA、SOSA、CMOSS 和 OpenVPX 等开放式架构中提供可靠和精确的时序解决方案。它们对环境压力源的出色抵抗力，加上低 SWaP 和商业可用性，使其成为广泛应用的正确选择。MEMS 技术代表了确保国防系统的可靠性、可扩展性和有效性的关键进步。
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