Rakon用于小型电池的TCXO

Rakon独特的用于小型电池的TCXOs

小型蜂窝市场正准备支持不断增长的覆盖需求和不断增加的移动宽带交通。关于同步要求，3GPP空中接口标准和相关的规范 根据时序架构，需要满足网络接口标准。质量同步是 对于无线接入点在各种运行条件下的运行以及的使用寿命至关重要 设备。而小型蜂窝基站的技术要求保持不变 与宏基站相比，小小区设备的成本结构非常精简。

虽然成本是选择组件的关键因素，但设备的长期运行是特定的 环境条件对于电信设备来说至关重要。本文着眼于一些微妙的方面 同步设备——特别是小型蜂窝设备中使用的石英晶体振荡器，在同步元件的初步选择和基本测试。电压控制的线性化方面 讨论了TCXO和TCXO测试中的特殊技术，并研究了它们对同步的影响。

同步要求

3GPP定义了小型小区的空中接口同步要求。随着小蜂窝开始与宏蜂窝共存小区中，减轻干扰的要求变得很重要。CoMP和eICIC是用于增强 HetNet架构中小蜂窝和宏蜂窝之间的互操作需要 在基站具有严格的相位精度

小型小区的传输网络接口同步要求取决于所使用的网络接口 以及相应的网络要求。例如，如果小型蜂窝设备是电信级以太网的一部分 支持同步的网络，小蜂窝设备可以兼容G.8262以太网设备 时钟规格；如果小单元终止PTP时钟，则设备可能符合G.8273.2 电信从时钟要求等等。

同步体系结构

小型蜂窝使用多个同步源来应对故障。GNSS、宏嗅探(网络监听)、NTP 和PTP是常用于小区同步的技术。

下图显示了小单元常用的时序流程架构。

SoC中的同步引擎驱动环路中的TCXO。这种建筑是自TCXO以来最常见的 输出可以直接驱动具有空中接口所需的低相位噪声的无线电接口。它还提供了 驱动PHY接口的低抖动要求，因此单个振荡器可以用于无线电接口as 以及网络接口

TCXO的线性效应

压控TCXO使用基于变容二极管的实现来改变输出频率。在内部 所产生的补偿电压与外部施加的控制电压结合用于产生输出振荡器的频率。这种实现呈现出非线性频率调节曲线

同时，需要具有确定精度的温度补偿技术来达到目标水平 晶体谐振器的温度稳定性。理想情况下，一旦补偿了温度对 频率，设备应提供符合规格的性能。一般来说，非线性在 器件的频率-电压特性将导致频率-温度效应 取决于TCXO的调节电压

对于压控TCXO晶体振荡器，为了改变器件的输出频率，外部控制电压为 施加在变容二极管上。这种外部电压源的应用改变了变容二极管两端的电压。 之前调整过的温度与频率校正无法保持的频率性能 设备温度，设备可能会超出规格

Rakon基于Pluto+的VC-TCXOs应用了一项专利补偿技术来阻止这种情况的发生。A 线性化模块对信号进行预失真，以提高频率灵敏度和温度性能 在调节信号极限时，保持在规格范围内

为了说明这些效果，下面显示了一个示例。在图表上，蓝线显示温度与 标称牵引电压下的频率性能。红线是温度与频率性能的关系 当施加极限调节信号时，处于拉动范围的极限。从图表中可以清楚地看出，TCXO 额定温度为0.1 ppm时，在牵引范围的极端情况下，性能不符合规格。

应用专利补偿或打开线性化效果时，下图显示了 设备在标称频率和极限牵引范围下的性能。从以下可以清楚地看出 这些图表表明，线性化在整个拉伸过程中对器件的温度稳定性有很大影响 范围，现在能够在整个温度范围内实现100 ppm的稳定性。

线性化对小单元设计的影响

这种效应对小型小区的实施具有显著的影响。通常，集成了TCXOs的小电池， 根据振荡器的初始频率精度，调整到接近标称电压。温度 对于任何TCXO晶振，相对于频率曲线在标称调谐电压下表现良好。当设备到达现场时， TCXOs开始老化，输出频率开始偏离其初始频率。因为TCXOs在 频率同步环路，该环路通过改变调节电压将频率拉回到标称值 在TCXO的电压控制输入端

对于非线性化的TCXOs，这种老化调整效应将在温度与 频率性能。输出频率可能会在额定温度范围内漂移，也可能不会 符合空中接口要求标准的要求。因此，在一段时间内 设备可能无法与网络正确同步，并可能变得不可用

Rakon的TCXOs配有专利的三阶补偿多项式，可预失真控制信号 以同时在控制电压和温度范围内保持线性。如中所示 第三页的图，振荡器在整个范围内的最大拉电压范围内的性能符合规格 温度范围。这是Rakon TCXO石英晶振与常见的通用产品相比的一个关键区别 TCXOs。

调整灵敏度(调谐斜率)会影响保持性能和环路性能 系统的一部分。希望具有最小的调节灵敏度和灵敏度变化。最小调整 灵敏度导致更好的环路控制分辨率(在数字世界中，频率的每ppb变化的比特数) 从而最小化初始保持精度，以确保特定时间段内的特定保持性能。A 以较小的调整灵敏度实现更好的粒度，调整灵敏度定义了一组数字位来控制 一定的电压范围。

减小的灵敏度变化有助于环路的性能。该环可以设计有一个目标 调节灵敏度。调整灵敏度的巨大变化会导致更长的建立时间和不期望的输出 波动。

高分辨率温度测试，避免活性下降

由于谐振器的特性，活性下降是晶体谐振器行为的急剧变化。这些可以 是由于不良的晶体或空白设计和制造工艺。Rakon采用高分辨率 温度测试，以识别和筛选出显示活动骤降的振荡器

由于整体频率变化以及以下因素的变化，活动骤降会导致较差的温度性能 频率变化的速率。例如，下图显示了一个正在用目标测试的振荡器 使用两个不同的测试系统，温度灵敏度为0.05 ppb/♀C，其中一个系统在整个 温度范围，另一个有112个测试点

可以看出，由于温度50°C和70°C之间的活性下降，发生了巨大的频率摆动 在8点温度测试系统中不被注意。第一个测试系统将在下“通过”器件 测试假设最大斜率仅为0.02 ppm/♀C，而第二个测试系统将能够识别 活性下降期间的0.12 ppm/♀C斜率，因此“拒绝”设备。Rakon晶振开发了专有的 执行高分辨率测试的测试设备，能够筛选和排除不符合要求的振荡器 满足更高的性能要求。

小蜂窝实现通常使用基于NTP或PTP的同步源。这些是基于数据包的 同步技术与传统的电路交换物理层完全不同 同步技术。用于触发PLL的事件是非常低频率的时间戳，并且可能具有 当通过各种网络元件时经历延迟变化。因此，一般来说，环路滤波器 与传统网络相比，基于分组的网络中PLL的带宽要低得多。

在如此低的带宽下，环路设计需要稳定的振荡器，因为振荡器具有高通特性 基于PLL环路滤波器值的PLL输出的滤波器响应。因此，要达到一定的水平 输出时钟性能，随着滤波带宽变低，需要稳定的振荡器。

因此，这种设计需要具有规定温度性能的振荡器，包括 整体温度稳定性以及温度斜率性能。一般来说，常用的温度 斜坡速率为0.5°C/min或1°C/min。在这些斜坡率下，某些频率变化性能对于 达到一定的绩效水平。

Rakon为其振荡器设计、制造和维护自己的专用试验箱。有...的历史 Rakon每周测试数百万台客户级TCXO设备，拥有大规模生产的经验和专业知识 如此高端高质量的设备。

总结

Rakon为小型蜂窝提供业界性能最佳的TCXO有源晶振。Rakon TCXOs可以实现温度稳定性 在整个温度范围内低至50 ppb(在15 ppb/℃ 具有非常低的相位噪声性能。它们设计独特，采用了专利技术 执行线性化技术，使振荡器在规格范围内工作。Rakon TCXOs的测试使用 业内最高质量的测试设备。

这确保了振荡器的性能在设备的整个使用寿命内保持不变——这是移动网络运营商的“必备条件”