新型標(biāo)準(zhǔn)晶體振蕩器高效推動(dòng)了低相噪性能的進(jìn)程

人們?cè)谔剿鲏弘娫臍v史長(zhǎng)河中,走過(guò)了許多彎路和錯(cuò)誤方向才有了今日的規(guī)模,目前整個(gè)石英晶體和石英晶體振蕩器市場(chǎng)已經(jīng)趨向飽和狀態(tài),正在穩(wěn)定的發(fā)展當(dāng)中.雖然對(duì)于晶振性能和功能的研發(fā),還沒(méi)有達(dá)到頂峰的狀態(tài),但是晶體振蕩器的制造技術(shù)已經(jīng)是非常高的水平了,Wenzel晶振這個(gè)品牌的推動(dòng)起到較大的作用,為什么這么說(shuō)呢?看完本文內(nèi)容你就知道了,關(guān)鍵詞金洛鑫電子官網(wǎng),每天帶你了解一些晶振業(yè)界的小知識(shí).

在過(guò)去的二十年中,電信,雷達(dá)系統(tǒng)和儀器的巨大改進(jìn)已使相位噪聲規(guī)范從近乎模糊變?yōu)闃O為重要.石英晶體參考振蕩器尤其重要,因?yàn)檎袷幤髟肼曂ǔ?huì)限制通信系統(tǒng)的信道容量,降低雷達(dá)和計(jì)時(shí)儀器的分辨率,使合成器寬裙邊并限制頻譜分析儀的分辨率.Wenzel晶振已開(kāi)發(fā)出新型的低噪聲振蕩器,其相位噪聲得到了顯著改善.除了一系列分量VHF振蕩器外,還提供了一種高穩(wěn)定度頻率標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)采用了鎖相功能,以實(shí)現(xiàn)出色的噪聲和長(zhǎng)期穩(wěn)定性.圖1顯示了三個(gè)100MHz振蕩器的相位噪聲性能.

Wenzel Associates的新參考標(biāo)準(zhǔn)提供了極低的相位噪聲性能,近距離噪聲的劣化和老化.通過(guò)在特殊設(shè)計(jì)的低噪聲電路中使用低晶體耗散(1mw),可以實(shí)現(xiàn)-180dBc/Hz噪聲基底與-77dBc/Hz閃爍頻率水平的非凡組合.小心注意電壓調(diào)節(jié)器噪聲和烤箱電流噪聲,這是兩種性能下降的常見(jiàn)原因.晶振的輸出電平設(shè)置為1VRMS,因此地板的邊帶噪聲約為1.4納伏/?Hz,或與120歐姆電阻器產(chǎn)生的噪聲相當(dāng).充分利用如此低的噪聲水平對(duì)系統(tǒng)工程師提出了重大挑戰(zhàn).

500-03475型低相位噪聲頻率標(biāo)準(zhǔn)在鎖相配置中將這種新型VHF振蕩器與類似改進(jìn)的5MHz參考相結(jié)合.圖2顯示了標(biāo)準(zhǔn)的各種輸出頻率的相位噪聲.5MHz振蕩器的噪聲遠(yuǎn)離載波下降到-150dBc/Hz以下10Hz,并繼續(xù)下降到-180dBc/Hz的基底.內(nèi)部鎖相環(huán)的帶寬設(shè)置為約300Hz,其中100MHz振蕩器開(kāi)始執(zhí)行倍頻的5MHz參考. 

圖1.通過(guò)NIST測(cè)量的三個(gè)振蕩器的相位噪聲. 

圖2.500-03475頻率標(biāo)準(zhǔn)的相位噪聲性能. 

圖3.1GHz低噪聲VCO與倍頻100MHz振蕩器的比較.

線路變壓器,除了可減少10小時(shí)可充電電池外,還可減少線路相關(guān)的噪聲.其他功能包括輸出電平和電池狀態(tài)的數(shù)字監(jiān)控以及調(diào)諧和老化率的數(shù)字控制.

高性能應(yīng)用具有顯著改善的相位噪聲的石英振蕩器可以增強(qiáng)系統(tǒng)的多樣性.微波系統(tǒng)特別容易受到參考振蕩器相位噪聲的影響,因?yàn)楸额l過(guò)程會(huì)通過(guò)乘數(shù)的平方增加邊帶中的功率.鎖相環(huán)或?yàn)V波器通常用于清理相乘的參考.低于基準(zhǔn)振蕩器的噪聲層.如果參考噪聲本底為-180dB/cat/100MHz,則理想的x10倍頻器將在1GHz處顯示-160dBc的底噪,可與許多微波源的底噪相媲美.即使在乘以10GHz之后,仍會(huì)產(chǎn)生-140dB/cfloor的信號(hào),低于大多數(shù)VCO的閃爍噪聲,直至幾MHz.

在某些應(yīng)用中,可以通過(guò)簡(jiǎn)單的濾波器來(lái)替換VCO,以去除次諧波,而不會(huì)產(chǎn)生任何相位噪聲損失.圖3將乘法后的新振蕩器的噪聲與工作在1GHz的”超低噪聲”腔振蕩器進(jìn)行了比較.低閃爍和低噪聲本底的結(jié)合提高了用于給定調(diào)制方案的數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率,因?yàn)?/span>BER隨著相噪曲線下的面積增加而增加.這種小的集成噪聲或相位抖動(dòng)同樣提高了雷達(dá)的分辨率和檢測(cè)概率,并提高了測(cè)距設(shè)備的精度.

使用低噪聲合成本地振蕩器的現(xiàn)代頻譜分析儀已得到充分改進(jìn),可以直接觀察到相當(dāng)好的信號(hào)源的邊帶噪聲.更高的性能指標(biāo)將比本地振蕩器的噪聲更低,從而使更小的測(cè)量帶寬可用于直接測(cè)量除最佳信號(hào)源以外的所有信號(hào)源.這些新的振蕩器中的電子器件開(kāi)始接近理論極限,因此未來(lái)的改進(jìn)將集中在石英晶體上,并降低了閃爍頻率水平.當(dāng)然,溫度穩(wěn)定性,老化和其他關(guān)鍵參數(shù)的改進(jìn)將繼續(xù)受到關(guān)注.

新型標(biāo)準(zhǔn)晶體振蕩器高效推動(dòng)了低相噪性能的進(jìn)程