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Oscillators不同頻率范圍的相位噪聲設計

來源：金洛鑫瀏覽：- 發布日期：2019-05-31 10:38:44【大中小】

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現在許多客戶對振蕩器的要求越來越高，超低相位噪聲的Oscillators，低G敏感度振蕩器，銣振蕩器等，成為生產廠家們的新選擇。頻率是所有頻率控制元器件產品中，最重要的一項參數，根據范圍可以分為低頻振蕩器和高頻振蕩器，不同頻率的晶振帶給產品的作用會不一樣，現在市面上的低相噪晶振的頻率最低可以從1.000MHz開始，最高的甚至可以達到2.8GHz。在石英水晶組件里是一次很大的突破，接下來看看不同頻率的振蕩器低相噪聲設計有什么特點。

5MHz和10MHz：

5MHz和10MHz的ULN振蕩器是最容易制造的。下面是提供給衛星公司的CFS10B頻率標準圖。頻率為10MHz。在這里，我們可以看到-120dBc/Hz的相位噪聲，1Hz偏移，-170dBc/Hz樓層噪聲。

其他頻率：

在其他頻率（例如80MHz或100MHz）上實現超低相位噪聲要困難得多。因此，我們在這些情況下所做的是將具有平均相位噪聲的基本100MHz石英晶體振蕩器鎖定到ULN 10MHz振蕩器。10MHz參考電壓提供100MHz精度和低老化，同時改善100MHz振蕩器的相位噪聲，特別是在偏移量接近時。

下面是我們提供的另一個 CFS10B頻率標準，這次是75MHz輸出。在這里，我們將75MHz振蕩器鎖定到10MHz ULN參考。客戶規格以黃線顯示。如白色跡線所示，我們輕松擊敗了這些規格。事實上，下面的圖是其中兩個振蕩器。因此，單個相位噪聲比此高出3dB。這不是我們能做的最好的，只是我們滿足了客戶的規范目標。不要求超過你的需求是非常重要的。低相位噪聲是一種非常昂貴的愛好！

100MHz振蕩器：

下面是100MHz有源晶振的相位噪聲曲線圖，該振蕩器鎖相到我們的10MHz銣頻率標準。

100MHz振蕩器設計
相位噪聲dBc/Hz@Offset	1赫茲	10赫茲	100赫茲	1kHz	10kHz	備注
客戶的規格	-78	-117	-131	-155	-155
我們提供的規格(見上文)	-85	-120	-140	-154	-180
理論上最佳實現	-100	-130	-155	-165	-180

對于上面的相位噪聲曲線，我們將100MHz振蕩器鎖定到普通模擬鎖相環中的10MHzULN振蕩器。“理論上可實現的最佳”是數字鎖相環和多個SMD石英晶體振蕩器的復雜組合。目前，我們符合客戶的規格。理論數字超出了客戶的整個規格，但是客戶預算的五到十倍！這種設計僅適用于一種，并且由于它是一種特殊的設計，因此需要加起來。所以必須給出相位噪聲要求或預算。

以上是典型情況，通常設計是在預算范圍內客戶想要的和可以實現的目標之間的折衷。通常，客戶想要ULN信號的多個輸出。這涉及一個分配放大器，用于隔離所需的輸出并保護主振蕩器輸出的負載。顯然，分配放大器本身必須具有超低相位噪聲，否則信號將會降級。

幸運的是，我們開發了DA1-100-10系列。這是一個分配放大器，提供多個輸出（1U機架尺寸最多20個），每個輸出具有與其他輸出（典型值為-90dB）的絕佳隔離和大的反向隔離圖（通常為130dB），以保護主振蕩器輸出。

上圖顯示了我們DA1-100-10的相位噪聲。可以看出，時鐘晶體振蕩器1Hz偏移的噪聲接近比大多數ULN振蕩器好10到20dB。遠遠的噪音約為-170dBc，再次足以滿足大多數項目的要求。以下相位噪聲是我們的標準產品。如果特別注意增益，輸出電平等，可以將1Hz噪聲降至-140dBc/Hz，將遠處噪聲降至-175dBc/Hz。

因為軍事設備，工業產品，機械和科技的高速發展，越來越多的工程選擇使用低相位噪聲的振蕩器，因為這種振蕩器可以降低噪聲，達到設計的要求。更重要的是，擁有低相噪的Oscillators產品，穩定性是所有晶振類型中，比較出色的，頻率穩定性最高。相噪的單位是dBc/Hz，數值越低越好，工程師們可以對應規格書上的，記住這個單位符號，就可以輕松找到。

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