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晶振公司研發生產的VCXO產品，是經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，網絡，軍用，工業，商業等領域的產品身上。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晶振封裝數據通信網絡。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據恢復（CDR）系統網絡。我們考慮了相位噪聲光譜密度，抑制次諧波及其倍數為兩個關鍵允許創建VCXO（或XO）的參數具有低相位抖動。出于許多可能的方式實現基于體波晶體的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。這種方法可以實現出色的相位抖動和相位噪聲表現，以及長期和溫度穩定。

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量處理通信系統。除了低相位抖動低相位漂移是另一個水晶提供的實質優勢振蕩器。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。該對光纖網絡中VCXO的要求數據通信由波分復用（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據中允許的誤碼率流。

2、目標設定

VCXO的目標規范在SONET/SDH網絡中的應用很好已知[1]，這些要求允許同步CDR單元和輸入數據流。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：

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。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）的調制用諧波信號用頻率W0頻率a。如果調制指數是以字母h表示，我們獲得以下內容信號方程：

其中Jn是一階貝塞爾函數。自J1（0,1）=0,0499，我們可以考慮存在頻譜調制分量的水平-26dB是相位調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，其中定義光譜分量的依賴性調制指數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（調制指數等于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，長期穩定性之間要求，以及潛艇的可能性諧波抑制。考慮到現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優于-50dB載波信號為622.08MHz。頻率控制范圍大于±140ppm，并基于±的整體頻率穩定性30至40ppm，絕對拉伸范圍大于±100PPM。調諧線性度優于±10％高頻數字化示波器HP54120用于獲得周期間抖動直方圖。儀器的規格要求2.5ps觸發抖動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超過-50dB。振蕩器舞臺設計有提供高品質，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。總相位抖動值優于1ps整個10Hz到20MHz的抖動帶寬，如以及循環到循環。整體頻率穩定性（包括老化）優于±30PPM。

壓控晶體振蕩器對于目前的科技來說是非常重要的，強大的性能帶給產品穩定的發揮，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，避免高要求的多功能產品，因為電壓過大而引發故障。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，廣大新老用戶可聯系我司咨詢或訂購！0755-27837162