具有電壓控制性能的VCXO系列是少有的擁有低相噪，低相位抖動的晶體振蕩器之一，壓控晶振的封裝主要有7050mm，5032mm，3225mm，2520mm等，焊腳有四腳和六腳兩種。Fortiming晶振公司研發(fā)生產(chǎn)的VCXO產(chǎn)品，是經(jīng)過工程和技術人員長期鉆研的成果，頻率范圍寬，適用于通信，汽車，網(wǎng)絡，軍用，工業(yè)，商業(yè)等領域的產(chǎn)品身上。以下是Fortiming公司提供的高頻帶VCXO系列低相位抖動的技術說明資料，共有五大部分。

抽象

論文介紹了UHFVCXO的新架構用于光學的小型SMD晶振封裝數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。低級輸出信號邊沿的波動（低）相位抖動）和小的物理尺寸滿足時鐘振蕩器的要求和那些數(shù)據(jù)恢復（CDR）系統(tǒng)網(wǎng)絡。我們考慮了相位噪聲光譜密度，抑制次諧波及其倍數(shù)為兩個關鍵允許創(chuàng)建VCXO（或XO）的參數(shù)具有低相位抖動。出于許多可能的方式實現(xiàn)基于體波晶體的VCXOUHF樂隊我們選擇了兩者的組合。一種是基于所需諧波的選擇來自在100中運行的振蕩器的信號MHz至160MHz頻率范圍。第二一種是對所需信號的廣泛過濾頻率。這種方法可以實現(xiàn)出色的相位抖動和相位噪聲表現(xiàn)，以及長期和溫度穩(wěn)定。

1、引言

UHF頻段壓控晶振是必不可少的組成部分適用于多種應用。低相位抖動參考信號是提供高信號的關鍵因素寬帶信號的質(zhì)量處理通信系統(tǒng)。除了低相位抖動低相位漂移是另一個水晶提供的實質(zhì)優(yōu)勢振蕩器。它給人以方便的應用具有相位的電路中的晶體振蕩器對齊和有效的CDR單元。該對光纖網(wǎng)絡中VCXO的要求數(shù)據(jù)通信由波分復用（WDM）技術。為了分開不同波長信號每一個都經(jīng)過在自己的頻道中進行CDR操作。因此每一個通道有其獨立的VCXO，其中與信號的時鐘頻率同步那個頻道。有限的頻道數(shù)量空間對VCXO尺寸提出了嚴格的要求。相位抖動要求由通道數(shù)據(jù)中允許的誤碼率流。

2、目標設定

VCXO的目標規(guī)范在SONET/SDH網(wǎng)絡中的應用很好已知[1]，這些要求允許同步CDR單元和輸入數(shù)據(jù)流。讓我們考慮一下這個振蕩器的要求（for一個頻率為622.08MHz的例子）

使用以下參數(shù)：

a）標稱頻率622.08MHz;

b）供電電壓+3.3V±5％;

c）控制電壓+1.65±1.5V;

d）輸出水平PECL

e）運行溫度。范圍-40至85°C;

f）尺寸14x9x6mm

g）整體頻率穩(wěn)定性。±30ppm;

h）拉伸能力（APR）±50ppm;

i）次諧波水平-30dBmin;

j）相位抖動最大16ps

但是，確定什么是有用的集成相位抖動的組件包括的。在我們的例子中，當輸出信號時來自低頻VCXO振蕩器，不僅僅是相位噪聲頻譜密度有助于此，但分諧波的功率水平和他們的也是倍數(shù)。對于相移計算我們可以使用公式（1），它定義階段波動色散s（t）DJ2在時間t內(nèi)通過相位噪聲頻譜密度S（f）j和噪聲帶寬（對于SONET/SDH整體抖動帶寬從fmin=10Hz到fmax=20MHz）[2]。

對于平均相位波動，我們獲得了價值.01部分信號期如果要替換值S（f）j=-115dBc/Hz，t=1/fmin=0,1s在等式（1）中。它滿足了SONET要求。斜率s（t）DJ2功能是正;因此，較小的t值下的抖動會要小得多。這句話是但是，只有“好”的石英晶體振蕩器是正確的，哪個相位噪聲譜密度可能是由Lissons模型[3]描述，并且有不是頻譜中的單獨行或附加“技術”噪音。定義的限制振蕩器中單獨線的幅度信號頻譜，我們可以應用方程描述正弦波信號u（t）的調(diào)制用諧波信號用頻率W0頻率a。如果調(diào)制指數(shù)是以字母h表示，我們獲得以下內(nèi)容信號方程：

其中Jn是一階貝塞爾函數(shù)。自J1（0,1）=0,0499，我們可以考慮存在頻譜調(diào)制分量的水平-26dB是相位調(diào)制的結果最大相位偏差為0.1弧度和反之亦然。第一順序貝塞爾函數(shù)，其中定義光譜分量的依賴性調(diào)制指數(shù)h的幅度是線性的后者的小價值。因此，按順序獲得0.01弧度的相位偏差（調(diào)制指數(shù)等于0.01），幅度為上面提到的光譜成分應該不超過-46dBc。

3、振蕩器架構

晶振頻率的選擇是一種權衡在可制造性，長期穩(wěn)定性之間要求，以及潛艇的可能性諧波抑制?？紤]到現(xiàn)代高頻率基本晶體處理技術和SONET/SDH長期我們選擇的頻率穩(wěn)定性要求晶體頻率范圍為100MHz至160MHz。有幾種方法從上面提到的頻率變換范圍為400MHz至1200MHz范圍：

a）模擬倍頻

b）PLL技術

c）選擇所需的諧波

現(xiàn)有的主振蕩頻率振蕩器級的諧波集。眾所周知，有明顯的約束振蕩器設備的物理體積非常大難以實現(xiàn)高光譜純度的輸出信號使用前兩種方法[4,5]。該使用第三種方法開發(fā)VCXO是在論文[6]中描述。該設備有噪音在200KHz偏移處，-150dBc/Hz的底限來自運營商，這是典型的價值100-360MHz頻段VCXO。這意味著該設備不會降低遠離噪聲層的能力承運人。但是，單側的斜率頻帶相位噪聲頻譜密度圖等于20從100KHz到300Hz和30的dB/decadedB/decade降低300Hz。這是一個結果由于的負載晶體質(zhì)量QL降級多諧波存在的影響石英振蕩器階段。這反過來導致時間相位抖動的惡化間隔從2us到10ms。為了減少不需要的數(shù)量和幅度光譜成分我們選擇了組合方法a）和c）。這導致了減少所有不需要的光譜的幅度組件和基頻信號。

4.電路描述

壓控晶振原理圖為622.08MHz輸出頻率信號如圖1所示。

圖1振蕩器基本原理圖

振蕩器級是Colpitts電路，帶有103.68MHz基波晶體。它有一個諧波選擇電路，調(diào)諧在六次諧波。它可以降低水平不必要的諧波，從而改善了相位噪聲性能。第二階段是窄帶放大器，也在調(diào)整所需頻率為622.08MHz。

4、測量結果

單邊帶相位噪聲譜密度622.08MHz壓控晶振的圖如圖2所示。

圖2壓控晶振相位噪聲頻譜密度

可以看出10Hz時的相位噪聲水平載波偏移為-55dBc/Hz，-85噪聲時100Hz時的dBc/Hz和-140dBc/Hz地板，在約8KHz偏移處達到。相位噪聲基準水平高出約10至比傳統(tǒng)基波電壓低15dB振蕩器水平。這意味著一種操作模式VCXO晶振階段更類似于倍頻模式（頻率乘以6會使噪音水平增加16dB）比諧波選擇模式。該計算出的相位抖動值在100Hz到1MHz頻帶小于0.2psRMSVCXO輸出信號的頻譜是如圖3所示。

圖3壓控晶振信號的頻譜。

抑制次諧波及其倍數(shù)優(yōu)于-50dB載波信號為622.08MHz。頻率控制范圍大于±140ppm，并基于±的整體頻率穩(wěn)定性30至40ppm，絕對拉伸范圍大于±100PPM。調(diào)諧線性度優(yōu)于±10％高頻數(shù)字化示波器HP54120用于獲得周期間抖動直方圖。儀器的規(guī)格要求2.5ps觸發(fā)抖動RMS。測量值接近指定的測量誤差，這意味著對該價值的貢獻由DUT可以忽略不計。它證實了我們的預測基于MATLAB的周期相位抖動次諧波的程度。

5、結論

擬議的VCXO架構允許用小型SMD制造振蕩器包裝（14x9x6mm3）并提供抑制次諧波及其倍數(shù)超過-50dB。振蕩器舞臺設計有提供高品質(zhì)，低老化的使用晶體，并盡量減少插入“技術”噪聲，因此相位噪聲譜密度在1KHz偏移時不超過-115dBc/Hz來自載波，地板上的-140dBc/Hz。總相位抖動值優(yōu)于1ps整個10Hz到20MHz的抖動帶寬，如以及循環(huán)到循環(huán)。整體頻率穩(wěn)定性（包括老化）優(yōu)于±30PPM。

壓控晶體振蕩器對于目前的科技來說是非常重要的，強大的性能帶給產(chǎn)品穩(wěn)定的發(fā)揮，在周圍電壓電源變化起伏大的時候，可以將電壓控制到正常的范圍內(nèi)，避免高要求的多功能產(chǎn)品，因為電壓過大而引發(fā)故障。金洛鑫電子代理多家海外的壓控振蕩器型號，其中就有Fortiming晶振公司的，廣大新老用戶可聯(lián)系我司咨詢或訂購！0755-27837162