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了解百利晶振相位噪声的终极指南

在许多高端通信应用中，通过消除相位噪声来保持电子射频电路中的强频率稳定性非常重要。对于雷达系统中的精确定位和其他通信系统中的频谱纯度尤其如此。

让我们深入了解相位噪声和抖动的确切含义。这将帮助您更好地了解为什么降低系统的相位噪声很重要。

什么是相位噪声？

相位噪声在波形的频域中表示，由相位（频率）的快速、短期、随机波动组成。这是由时域不稳定性（抖动）引起的。

确保不要将相位噪声与抖动混淆。抖动是一种描述时域中振荡器稳定性的方法。它将所有噪声源组合在一起，并显示它们对时间的影响。

用最简单的术语来说，相位噪声描述了频域中振荡器的稳定性，而抖动描述了时域中的稳定性。

干货不要错过:深入探讨晶体抖动性和相噪的发生机理.

晶体抖动性和相噪这两个性能是有源晶振所特有的功能特性,同时它们的大小也影响着振荡器的输出频率,一般情况下抖动性能越好(即抖动系数越小)那么输出频率就稳定,同理,对于相噪来说,相位噪声越小的情况下产品的输出频率信号就越稳定;是以许多厂家都寻觅优化它们的方法,并且低抖动,低相噪是未来产品的发展方向和目标之一.

多年来,随着越来越多的企业加入到频率控制元器件行业当中来,使得竞争日渐激烈,如今的晶振市场也是这样的现状;不过如今市场上名气比较大的还是那些在上世纪七八十年代建立的老牌厂商,如NDK晶振,KDS,爱普生,西铁城,Abracon等等,但是想要未来也处于行业领导地位,那就必须对产品做出更新,事实上各大厂家也是这样做的,这不Abracon就发了发布最高80fs抖动的功率优化型振荡器AK5和AK7系列.

通常情况下,我们在了解一款有源晶振(石英晶体振荡器)的时候主要看那些参数呢?其实有源晶振的重要参数主要包括类别,振荡频率,电源电压,精度,相位噪声,抖动性能等等,不过我们在对其进行选型的时候主要关注的就是类别,精度,频率,电源电压这几种参数.在这之前我还没了解到过具备连续电源电压的石英晶体振荡器,这就是日蚀晶振公司旗下的EB19E2,EB49E2和EB59E2系列.

  5G是一种新通信标准,将服务于新市场和现有市场.因此,移动运营商和消费者都对5G抱持着非常高的期待.现有的手机市场也不例外.5G营销宣传的力度很大,而在5G频谱上花费的数十亿美元所带来的交付压力更大.要成功实现5G手机部署,需要克服许多重大挑战,且会对RF架构、组件和技术产生前所未有的影响.而KC7050P156.250P30E00差分晶振对有线数据通信有更好的抗噪声干扰力,最适用于5G,有线数据通信以及高频数据通信应用.

  普通石英晶体振荡器并不能满足5G,千兆光纤通信,以及数据通信应用,这时候就需要能够轻易识别微小型号的差分晶振.差分输出用来自晶体振荡器的两个不同的输出信号,这两个信号相位恰好相反.利用差分晶振低抖动,起振超快的特点,用于高速网络应用中,能够从容精确地处理“双极”信号,对外部电磁干扰(EMI)是高度免疫的.

音频设备和视频设备都需要使用贴片晶振,有源晶振,而选择一款高稳定性的晶体元件才能够发挥最佳效果.下面我们一起看下使用Si554 VCXO压控晶振的SDTV和HDTV串行通信.

电影电视工程师协会(SMPTE)已指定线速定时抖动指标用于电视视频设备.这些抖动指标允许公司为其设计设备互操作性.抖动被指定为给定抖动带宽上的最大峰峰值时序偏差并且取决于串行线速率(即图片格式).

在数字音频中,时钟频率的相位噪声会影响DAC的抖动功能,并导致声源的恶化,从而妨碍忠实的声音再现.因此,需要具有优异相位噪声特性(低抖动)的主时钟晶体振荡器以改善声音再现性.

相位噪声由远离石英晶体振荡器的原始频率测量的频率分量的电平表示.与参考频率的距离称为偏移频率,主要在1Hz至1MHz的范围内测量.

此外,频率稳定性通常被认为对晶体振荡器很重要,但频率稳定性意味着一种不会长时间波动的措施.音频设备在短期内需要的波动小于长期的稳定性.因此,频率稳定度约为±30ppm至±100ppm的SPXO晶振(*4)通常用作主时钟.对于高端数字音频,OCXO晶振(*5)可用于更高质量的声音.

什么是相位噪声?相位噪声通常被测量为石英晶体振荡器内的频率稳定性.对于那些可能不熟悉的人来说,晶体振荡器基本上是产生和传输射频信号的主要部件,用于：雷达通信系统,微波系统,军事应用,还有更多的应用程序.

来自许多不同来源的振动,即使非常小的振动（微振动）,也会在石英晶体振荡器中引起相位噪声和抖动.这抑制了由振荡器产生的信号的质量和稳定性,因此使得装置的整体通信更加困难.除了直接振动之外,还有其他方法会产生相位噪声.

  我们都知道爱普生是日本晶体行业的佼佼者,专业研发制造石英晶体,贴片晶振,有源晶体振荡器,其实除了晶振产品,爱普生也生产办公自动化以及贴片电容,滤波器等产品.在SAW晶体滤波器方面同样取得出色表现.

  爱普生的SAW振荡器具有高频和低抖动特性,爱普生的SAW石英晶体振荡器具有高速串行通信所需的“高频”和“低抖动特性”性能.SAW振荡器包含一个超过100MHz的SAW谐振器,工作在稳定的基波振荡.此外,它还支持各种输出类型和电源电压.

  美国西迪斯晶振自成立以来到如今已是国际有名的晶体制造商,为广大用户提供了无数优异的晶振产品.为了更好的服务高端智能市场,推出西迪斯最新高精密汽车级时钟晶体振荡器.下面亿金电子CTS晶振代理将详细给大家介绍.

  CTS最新推出的两款时钟晶体振荡器专为需要宽温度范围的工业级,汽车级应用要求的汽车,工业和商业军事,航空航天应用设计.西迪斯将其分为CA系列和CHT系列.CA石英晶体振荡器可在-40℃~+125℃的标准汽车温度范围内工作,CHT石英晶体振荡器系列适用于工业和商业军事/航空航天应用,工作温度范围可达-55℃~+124℃高温.

  西迪斯最新高精密汽车级时钟晶体振荡器,CA晶振和CHT有源晶振系列,设备采用TS16949认证生产线生产,符合AEC-Q200标准,符合PPAP标准.提供一系列紧凑型密封陶瓷SMD封装尺寸.此类晶体振荡器的每个型号都提供CMOS输出,15pf负载驱动能力,典型的5ns上升和下降时间以及标准引脚1输出启用/禁用功能.频率稳定性在-40℃/+85℃范围内低至±25ppm,对于CA系列在-55℃/+105℃时为±100ppm,对于-55℃/+125℃时为±100ppm CHT系列.可供电源电压1.8V,2.5V,3.3V,具有低相位抖动性能.

Crystek美国瑞斯克公司自成立以来,始终为各种领域提供频率产品,包括石英晶振,石英晶体振荡器,SMD晶振,XO时钟晶体振荡器,晶体滤波器,TCXO温补晶振,VCXO压控晶体振荡器以及石英晶体谐振器等.美国Crystek晶振公司总部位于佛罗里达州迈尔斯堡,如今销售代表分布世界各地,包括中国深圳地区的亿金电子.

2015年7月30日--Crystek公司推出CVHD-952晶振,一种新型超低相位噪声HCMOS压控晶体振荡器(VCXO晶振),提供-150dBc/Hz的典型本底噪声.美国瑞斯克超低相位HCMOS输出VCXO晶振,这种整体超低相位噪声转换为0.5psec（12kHz至80MHz）的典型相位抖动.

美国瑞斯克超低相位HCMOS输出VCXO晶振,型号CVHD-952有源晶振,采用9x14mm SMD封装,工作频率范围在131MHz至200MHz.输入电源电压为3.3Vdc,典型电流消耗为25mA.还可提供-40℃至+85℃的扩展工作温度范围.6脚贴片封装,可过高温回流焊接.

瑞斯克CVHD-952晶振,HCMOS输出,电压控制性能,瑞斯克VCXO晶振具有极低的相位噪声性能,是高清视频广播设备等应用的理想选择,具有低功耗,高精密,耐高温等特点.符合国际ROHS环保标准,并且是获得国际ISO9001以及ISO14001认证.

美国瑞斯克CVHD-952超低相位HCMOS输出VCXO晶振在美国制造,可联系亿金电子Crystek代理咨询选购0755-27876565.

  VCXO晶振自身带有电压控制功能,京瓷晶振提供3225,5032,7050晶振等封装供应客户选择.具有低功耗,低抖动,高频率,高温等特点.以下是亿金电子进口晶振代理商整理的京瓷VCXO晶振型号表,欢迎收藏选用.

   京瓷温度补偿晶体振荡器型号包括KT1612A晶振,KT2520K晶振,KT3225K温补晶振,KT7050B晶振等,具有10M~60MHZ宽频率范围,具有小体积,高精度,性能稳定等特点.京瓷TCXO晶振供应电压1.68V～3.63V,低功耗,低抖动.适用于各种高频率稳定应用.

  村田是日本有名的电子元件制造商,所生产的陶瓷晶振在世界上数一数二,多年来一直不断研发创新更多高质量的产品.早在多年前利用自身丰富的专业知识,独特的封装技术研发制造了一系列石英晶振,包括小型SMD晶振,晶体振荡器等,具有小体积,高精度,低功耗等特点.

  精密TCXO晶振（温度补偿晶体振荡器）是一种自身带有温度补偿功能的带电压晶振,TCXO晶振与网络基础设施的OCXO晶振相比,可实现相同的频率精度.

  为了实现与4G和5G的高精度同步,村田晶振正在开发频率稳定性为Stratum3级或更高级别的晶振产品.不仅具有温度补偿功能,并且具有电压控制功能.除了可选的Vc功能外,还可以从限幅正弦或CMOS中选择输出波形.

  村田精密TCXO温补晶体振荡器产品规格

系列	尺寸（mm）*	频率	温度变化	工作温度范围
Cliping Sine  具有Vc功能	5.0×3.2×1.5	10到50MHz	±0.2ppm的	-40°C至85°C
Cliping Sine  没有Vc功能	5.0×3.2×1.5	10到50MHz	±0.2ppm的	-40°C至85°C
CMOS  具有Vc功能	5.0×3.2×1.5	10到50MHz	±0.28ppm	-40°C至85°C
CMOS  无Vc功能	5.0×3.2×1.5	10到50MHz	±0.28ppm	-40°C至85°C

  村田精密TCXO温补晶体振荡器的优势

  5G需要更精确的定时装置,但是在OCXO晶振中存在高成本,尺寸和功耗等问题.因此,村田制作所将继续提高TCXO晶振的准确性,以创造不再需要OCXO的环境.村田制作所的精密TCXO晶体振荡器具有与OCXO晶体振荡器同样具备高温度特性,在-40ºC至85ºC的温度范围内,精度为+/-200ppb.该产品可确保G.8262在EEC（以太网设备时钟）中所需的保持和自由运行的准确性.

  村田TCXO晶振满足市场需求提供提供频率10M~50MHZ范围,具有低电源电压,低抖动等特点.村田精密TCXO温补晶体振荡器应用：基站（SmallCell/eNodeB/gnodeB）,交换机/路由器（IEEE1588/PTP/SyncE）,无线设备/无线电设备等.

  为了承受更恶劣的环境,村田晶振公司现在正在开发具有更宽温度范围的石英贴片晶振产品.除小型电池外,该产品还适用于使用IEEE1588/PTP或同步以太网的高精度同步系统.

美国QVS Tech晶振集团发展成立至今不仅拥有先进的生产技术,并且拥有独特的封装技术以及优秀的团队,为世界各地用户提供全方面的服务.为了更好的服务广大用户,QVS晶振公司不断研发创新,推出更多符合市场需求的产品.比如MEMS振荡器,下面我们就来说说QVS Tech晶振集团推出的MEMS振荡器好在哪？

QVS TechInc.宣布他们现在提供MEMS频率控制产品.他们使用基于硅的MEMS振荡器CMOS电路而不是基于石英的谐振器来产生频率.这是大多数石英晶体振荡器的替代品.其主要优点是可提供2.0mmx1.6mm,2.5mmx2.0mm,3.2x2.5mm和5.0mmx3.2mm尺寸的紧密频率稳定性.新产品系列称为QMEM振荡器系列,其LVCMOS系列与时钟振荡器器件兼容.

这些MEMS振荡器频率控制产品具有各种技术优势.它们是完全可配置的,具有1MHz至110MHz的宽频率范围.有几种电源电压可供选择,例如+1.8V,+2.5V,+2.8V和+3.3V.它们在广泛的工作温度范围内提供+/-20ppm的频率稳定性.它们具有低ms周期抖动,超薄小的体积占用空间少.QVS晶振公司提供的MEMS振荡器不含卤素,不含铅,不含锑.它们还符合有害物质限制指令（RoHS）和欧盟委员会的REACH法规.

这些MEMS频率控制产品被广泛用于光纤通道,千兆以太网,服务器,路由器,PCIExpress,网络交换,FBDIMM,SATA/SAS,ATM,SONET和SDH.它们还可用于扫描仪,医疗设备,调制解调器,打印机,照相机,笔记本电脑和PDA.更多QVS晶振资料信息欢迎咨询亿金电子进口晶振代理商.

在为现代电子应用选择石英晶体振荡器时,通常会有工程师由于相对较低的单位,热衷于选择便宜的COTS（“商业现货”）零件成本和交货时间,导致性能不佳.选择高可靠性振荡器是最安全的,比如Q-Tech晶振,晶体振荡器,最终是飞行应用的最具成本效益的选择.

Q-Tech晶振,Q-Tech晶体振荡器对于计时和精密应用的电气性能,以及相位噪声和抖动特性,可以显着改变电路的输出.

振荡器的相位噪声和抖动经常导致错误的相位检测.当使用相移键控（PSK）数字调制时,转换（即比特错误）.数字化例如,在使用8相PSK的通信中,最大相位容差为±22.5°,其中±7.5°是典型的允许载波噪声贡献.例如,由于相位偏差的统计性质,如果存在1.5°相位偏差的概率超过±7.5°相位偏差为6X10-7,这可能导致误码率在许多情况下显着应用.因此,有源晶振,晶体振荡器最小化相位噪声和抖动在现代中变得越来越重要

电路应用.对于石英晶体振荡器而言,相位噪声和抖动在很大程度上取决于晶体及其在振荡器内的设计和组装.水晶处理和专业知识,设计并不是普通振荡器所能提供的,而且需要专业的工程和制造,在Q-Tech晶振等高可靠性公司中找到.

这在使用开放式晶体的设计中尤其重要,而不是与封装的相比品种.Q-Tech晶振制造工艺拥有超过40年的产出历史用于最苛刻的应用,从高温井下到深空飞行.同样的制造和水晶设计团队负责监督Q-Tech的所有水晶操作,无论最终用途如何.

即便如此,设计工程也起着重要作用,因为冲击和振动可以产生,即使在“低噪声”晶体振荡器中也存在较大的相位偏差.而且,当一个频率振荡器乘以N,相位偏差也乘以N.例如,相位偏差为10-3,10MHz时的弧度在10GHz时变为1弧度.这种大相位偏移可以对系统的性能是灾难性的,例如那些依赖于锁相环的系统（PLL）或相移键控（PSK）.低噪声,加速度不敏感的振荡器是必不可少的这样的应用.Q-Tech晶振根据封装使用各种晶体安装选项

和每个振荡器的应用：

-TO/w/3镍夹具焊接

-支柱上带3点式安装的DIP封装（用于QT1-QT3系列）

-扁平包装和DIP包装,带有3或4点郁金香夹子安装（30年以上太空遗产）

-带4点桥接安装的SMD封装贴片晶振

-带4点“相框”安装座的LCC

-5x7mm陶瓷封装,带有2或4点LedgeMount,安装在陶瓷架上

-包装Q-Tech晶振4点式安装选项

值得注意的是,对于高冲击应用,Q-Tech晶振的4-pt安装选项已得到证实,远远优于商用振荡器提供的任何其他安装,特别是小型5x7mm封装贴片晶振,大多数现货晶振产品使用简单的2点安装.

Q-Tech晶体振荡器是苛刻环境的安全选择,因为它们是为这些环境设计,构造和测试,目的是制造100％可靠的产品适用于故障昂贵或危及生命的情况.石英晶体振荡器是设计用于-55°C至+125°C的工作温度,从石英晶振元件开始包括电路.从石英棒切割晶体的角度进行了优化,确切的温度范围.虽然COTS时钟可以在-55°C下工作,但是如果它们打开的话在室温下随后冷却至-55℃,已知它们存在问题在-55°C或其他低温下开启时启动（冷启动问题）.Q-Tech的晶体振荡器不易受冷启动问题的影响.

商用振荡器的驱动电平依赖性也可能成为高可靠性应用的问题.Q-Tech晶振通过定制配对晶体来缓解这一潜在问题设计IC的每个设计的参数,也防止冷启动问题前面提到的.

活动下降是晶体电阻的相对突然增加（扰动）,石英晶体系列电阻随温度变化.一般来说,活动下降是由一个人引起的石英晶振晶体中的干涉振动模式（耦合模式）.这些模式从中汲取能量主要模式.因此,一旦耦合模式的频率与主模式的频率一致,耦合模式就会急剧增加主模式的电阻.这些干扰模式实际上是低频弯曲的高泛音（高达第50泛音）模式.由于非常陡峭的温度系数约为-20ppm/°C,它们只与之一致主模式频率适用于相当窄的温度范围.然而,如果没有设计出来,耦合模式将导致活动下降.这些是通常温度相当窄（大约5到30°C宽）,对于给定的设计,活动下降将倾向于大约相同的温度范围.因为耦合模式是基于石英的,所以导致任何活动下降随时间和温度变得非常可重复.请参阅下面的示例.

耦合模式的影响程度可以从轻微到灾难到间歇性,取决于干扰模式的强度和应用的敏感程度是Q-Tech晶体振荡器输出电平的变化（频率偏移约为2到20ppm）.活动下降可以导致无数系统问题,甚至可能失去锁相.活动下降的另一个原因是粘附在晶振晶体有效区域上或附近的粒子.这种类型的活动下降可以改变随着时间,温度和时间.这些都会受到粒子成为影响脱离晶体表面或移动到另一个位置.这种立场改变可以因此有可能导致下降趋于好转,恶化或暂时消失重新浮出水面.在Q-Tech晶振,我们有能力设计潜在的活动下降和在我们的温度测试程序中筛选它们作为高可靠性设计方法的一部分和建设.下一篇文章中我们将介绍Q-Tech晶体振荡器的制造和筛选,欢迎关注亿金电子晶振技术资料.