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

人們在探索壓電元件的歷史長河中,走過了許多彎路和錯誤方向才有了今日的規(guī)模,目前整個石英晶體和石英晶體振蕩器市場已經(jīng)趨向飽和狀態(tài),正在穩(wěn)定的發(fā)展當(dāng)中.雖然對于晶振性能和功能的研發(fā),還沒有達(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晶振這個品牌的推動起到較大的作用,為什么這么說呢?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.

在過去的二十年中,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,因為振蕩器噪聲通常會限制通信系統(tǒng)的信道容量,降低雷達(dá)和計時儀器的分辨率,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,以實現(xiàn)出色的噪聲和長期穩(wěn)定性.圖1顯示了三個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.通過在特殊設(shè)計的低噪聲電路中使用低晶體耗散(1mw),可以實現(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振蕩器開始執(zhí)行倍頻的5MHz參考. 

圖1.通過NIST測量的三個振蕩器的相位噪聲. 

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,因為倍頻過程會通過乘數(shù)的平方增加邊帶中的功率.鎖相環(huán)或濾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,仍會產(chǎn)生-140dB/cfloor的信號,低于大多數(shù)VCO的閃爍噪聲,直至幾MHz.

在某些應(yīng)用中,可以通過簡單的濾波器來替換VCO,以去除次諧波,而不會產(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,因為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同樣提高了雷達(dá)的分辨率和檢測概率,并提高了測距設(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,從而使更小的測量帶寬可用于直接測量除最佳信號源以外的所有信號源.這些新的振蕩器中的電子器件開始接近理論極限,因此未來的改進(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了低相噪性能的進(jìn)程