Rakon獨(dú)特的用于小型電池的TCXOs

小型蜂窩市場正準(zhǔn)備支持不斷增長的覆蓋需求和不斷增加的移動寬帶交通。關(guān)于同步要求，3GPP空中接口標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的規(guī)范 根據(jù)時(shí)序架構(gòu)，需要滿足網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)量同步是 對于無線接入點(diǎn)在各種運(yùn)行條件下的運(yùn)行以及的使用壽命至關(guān)重要 設(shè)備。而小型蜂窩基站的技術(shù)要求保持不變 與宏基站相比，小小區(qū)設(shè)備的成本結(jié)構(gòu)非常精簡。

雖然成本是選擇組件的關(guān)鍵因素，但設(shè)備的長期運(yùn)行是特定的 環(huán)境條件對于電信設(shè)備來說至關(guān)重要。本文著眼于一些微妙的方面 同步設(shè)備——特別是小型蜂窩設(shè)備中使用的石英晶體振蕩器，在同步元件的初步選擇和基本測試。電壓控制的線性化方面 討論了TCXO和TCXO測試中的特殊技術(shù)，并研究了它們對同步的影響。

同步要求

3GPP定義了小型小區(qū)的空中接口同步要求。隨著小蜂窩開始與宏蜂窩共存小區(qū)中，減輕干擾的要求變得很重要。CoMP和eICIC是用于增強(qiáng) HetNet架構(gòu)中小蜂窩和宏蜂窩之間的互操作需要 在基站具有嚴(yán)格的相位精度

小型小區(qū)的傳輸網(wǎng)絡(luò)接口同步要求取決于所使用的網(wǎng)絡(luò)接口 以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)要求。例如，如果小型蜂窩設(shè)備是電信級以太網(wǎng)的一部分 支持同步的網(wǎng)絡(luò)，小蜂窩設(shè)備可以兼容G.8262以太網(wǎng)設(shè)備 時(shí)鐘規(guī)格；如果小單元終止PTP時(shí)鐘，則設(shè)備可能符合G.8273.2 電信從時(shí)鐘要求等等。

同步體系結(jié)構(gòu)

小型蜂窩使用多個(gè)同步源來應(yīng)對故障。GNSS、宏嗅探(網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽)、NTP 和PTP是常用于小區(qū)同步的技術(shù)。

下圖顯示了小單元常用的時(shí)序流程架構(gòu)。

SoC中的同步引擎驅(qū)動環(huán)路中的TCXO。這種建筑是自TCXO以來最常見的 輸出可以直接驅(qū)動具有空中接口所需的低相位噪聲的無線電接口。它還提供了 驅(qū)動PHY接口的低抖動要求，因此單個(gè)振蕩器可以用于無線電接口as 以及網(wǎng)絡(luò)接口

TCXO的線性效應(yīng)

壓控TCXO使用基于變?nèi)荻O管的實(shí)現(xiàn)來改變輸出頻率。在內(nèi)部 所產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓與外部施加的控制電壓結(jié)合用于產(chǎn)生輸出振蕩器的頻率。這種實(shí)現(xiàn)呈現(xiàn)出非線性頻率調(diào)節(jié)曲線

同時(shí)，需要具有確定精度的溫度補(bǔ)償技術(shù)來達(dá)到目標(biāo)水平 晶體諧振器的溫度穩(wěn)定性。理想情況下，一旦補(bǔ)償了溫度對 頻率，設(shè)備應(yīng)提供符合規(guī)格的性能。一般來說，非線性在 器件的頻率-電壓特性將導(dǎo)致頻率-溫度效應(yīng) 取決于TCXO的調(diào)節(jié)電壓

對于壓控TCXO晶體振蕩器，為了改變器件的輸出頻率，外部控制電壓為 施加在變?nèi)荻O管上。這種外部電壓源的應(yīng)用改變了變?nèi)荻O管兩端的電壓。 之前調(diào)整過的溫度與頻率校正無法保持的頻率性能 設(shè)備溫度，設(shè)備可能會超出規(guī)格

Rakon基于Pluto+的VC-TCXOs應(yīng)用了一項(xiàng)專利補(bǔ)償技術(shù)來阻止這種情況的發(fā)生。A 線性化模塊對信號進(jìn)行預(yù)失真，以提高頻率靈敏度和溫度性能 在調(diào)節(jié)信號極限時(shí)，保持在規(guī)格范圍內(nèi)

為了說明這些效果，下面顯示了一個(gè)示例。在圖表上，藍(lán)線顯示溫度與 標(biāo)稱牽引電壓下的頻率性能。紅線是溫度與頻率性能的關(guān)系 當(dāng)施加極限調(diào)節(jié)信號時(shí)，處于拉動范圍的極限。從圖表中可以清楚地看出，TCXO 額定溫度為0.1 ppm時(shí)，在牽引范圍的極端情況下，性能不符合規(guī)格。

應(yīng)用專利補(bǔ)償或打開線性化效果時(shí)，下圖顯示了 設(shè)備在標(biāo)稱頻率和極限牽引范圍下的性能。從以下可以清楚地看出 這些圖表表明，線性化在整個(gè)拉伸過程中對器件的溫度穩(wěn)定性有很大影響 范圍，現(xiàn)在能夠在整個(gè)溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)100 ppm的穩(wěn)定性。

線性化對小單元設(shè)計(jì)的影響

這種效應(yīng)對小型小區(qū)的實(shí)施具有顯著的影響。通常，集成了TCXOs的小電池， 根據(jù)振蕩器的初始頻率精度，調(diào)整到接近標(biāo)稱電壓。溫度 對于任何TCXO晶振，相對于頻率曲線在標(biāo)稱調(diào)諧電壓下表現(xiàn)良好。當(dāng)設(shè)備到達(dá)現(xiàn)場時(shí)， TCXOs開始老化，輸出頻率開始偏離其初始頻率。因?yàn)門CXOs在 頻率同步環(huán)路，該環(huán)路通過改變調(diào)節(jié)電壓將頻率拉回到標(biāo)稱值 在TCXO的電壓控制輸入端

對于非線性化的TCXOs，這種老化調(diào)整效應(yīng)將在溫度與 頻率性能。輸出頻率可能會在額定溫度范圍內(nèi)漂移，也可能不會 符合空中接口要求標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，在一段時(shí)間內(nèi) 設(shè)備可能無法與網(wǎng)絡(luò)正確同步，并可能變得不可用

Rakon的TCXOs配有專利的三階補(bǔ)償多項(xiàng)式，可預(yù)失真控制信號 以同時(shí)在控制電壓和溫度范圍內(nèi)保持線性。如中所示 第三頁的圖，振蕩器在整個(gè)范圍內(nèi)的最大拉電壓范圍內(nèi)的性能符合規(guī)格 溫度范圍。這是Rakon TCXO石英晶振與常見的通用產(chǎn)品相比的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別 TCXOs。

調(diào)整靈敏度(調(diào)諧斜率)會影響保持性能和環(huán)路性能 系統(tǒng)的一部分。希望具有最小的調(diào)節(jié)靈敏度和靈敏度變化。最小調(diào)整 靈敏度導(dǎo)致更好的環(huán)路控制分辨率(在數(shù)字世界中，頻率的每ppb變化的比特?cái)?shù)) 從而最小化初始保持精度，以確保特定時(shí)間段內(nèi)的特定保持性能。A 以較小的調(diào)整靈敏度實(shí)現(xiàn)更好的粒度，調(diào)整靈敏度定義了一組數(shù)字位來控制 一定的電壓范圍。

減小的靈敏度變化有助于環(huán)路的性能。該環(huán)可以設(shè)計(jì)有一個(gè)目標(biāo) 調(diào)節(jié)靈敏度。調(diào)整靈敏度的巨大變化會導(dǎo)致更長的建立時(shí)間和不期望的輸出 波動。

高分辨率溫度測試，避免活性下降

由于諧振器的特性，活性下降是晶體諧振器行為的急劇變化。這些可以 是由于不良的晶體或空白設(shè)計(jì)和制造工藝。Rakon采用高分辨率 溫度測試，以識別和篩選出顯示活動驟降的振蕩器

由于整體頻率變化以及以下因素的變化，活動驟降會導(dǎo)致較差的溫度性能 頻率變化的速率。例如，下圖顯示了一個(gè)正在用目標(biāo)測試的振蕩器 使用兩個(gè)不同的測試系統(tǒng)，溫度靈敏度為0.05 ppb/♀C，其中一個(gè)系統(tǒng)在整個(gè) 溫度范圍，另一個(gè)有112個(gè)測試點(diǎn)

可以看出，由于溫度50°C和70°C之間的活性下降，發(fā)生了巨大的頻率擺動 在8點(diǎn)溫度測試系統(tǒng)中不被注意。第一個(gè)測試系統(tǒng)將在下“通過”器件 測試假設(shè)最大斜率僅為0.02 ppm/♀C，而第二個(gè)測試系統(tǒng)將能夠識別 活性下降期間的0.12 ppm/♀C斜率，因此“拒絕”設(shè)備。Rakon晶振開發(fā)了專有的 執(zhí)行高分辨率測試的測試設(shè)備，能夠篩選和排除不符合要求的振蕩器 滿足更高的性能要求。

小蜂窩實(shí)現(xiàn)通常使用基于NTP或PTP的同步源。這些是基于數(shù)據(jù)包的 同步技術(shù)與傳統(tǒng)的電路交換物理層完全不同 同步技術(shù)。用于觸發(fā)PLL的事件是非常低頻率的時(shí)間戳，并且可能具有 當(dāng)通過各種網(wǎng)絡(luò)元件時(shí)經(jīng)歷延遲變化。因此，一般來說，環(huán)路濾波器 與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，基于分組的網(wǎng)絡(luò)中PLL的帶寬要低得多。

在如此低的帶寬下，環(huán)路設(shè)計(jì)需要穩(wěn)定的振蕩器，因?yàn)檎袷幤骶哂懈咄ㄌ匦?基于PLL環(huán)路濾波器值的PLL輸出的濾波器響應(yīng)。因此，要達(dá)到一定的水平 輸出時(shí)鐘性能，隨著濾波帶寬變低，需要穩(wěn)定的振蕩器。

因此，這種設(shè)計(jì)需要具有規(guī)定溫度性能的振蕩器，包括 整體溫度穩(wěn)定性以及溫度斜率性能。一般來說，常用的溫度 斜坡速率為0.5°C/min或1°C/min。在這些斜坡率下，某些頻率變化性能對于 達(dá)到一定的績效水平。

Rakon為其振蕩器設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)自己的專用試驗(yàn)箱。有...的歷史 Rakon每周測試數(shù)百萬臺客戶級TCXO設(shè)備，擁有大規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識 如此高端高質(zhì)量的設(shè)備。

總結(jié)

Rakon為小型蜂窩提供業(yè)界性能最佳的TCXO有源晶振。Rakon TCXOs可以實(shí)現(xiàn)溫度穩(wěn)定性 在整個(gè)溫度范圍內(nèi)低至50 ppb(在15 ppb/℃ 具有非常低的相位噪聲性能。它們設(shè)計(jì)獨(dú)特，采用了專利技術(shù) 執(zhí)行線性化技術(shù)，使振蕩器在規(guī)格范圍內(nèi)工作。Rakon TCXOs的測試使用 業(yè)內(nèi)最高質(zhì)量的測試設(shè)備。

這確保了振蕩器的性能在設(shè)備的整個(gè)使用壽命內(nèi)保持不變——這是移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的“必備條件”