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Oscillators不同频率范围的相位噪声设计

来源：金洛鑫浏览：- 发布日期：2019-05-31 10:38:44【大中小】

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现在许多客户对振荡器的要求越来越高，超低相位噪声的Oscillators，低G敏感度振荡器，铷振荡器等，成为生产厂家们的新选择。频率是所有频率控制元器件产品中，最重要的一项参数，根据范围可以分为低频振荡器和高频振荡器，不同频率的晶振带给产品的作用会不一样，现在市面上的低相噪晶振的频率最低可以从1.000MHz开始，最高的甚至可以达到2.8GHz。在石英水晶组件里是一次很大的突破，接下来看看不同频率的振荡器低相噪声设计有什么特点。

5MHz和10MHz：

5MHz和10MHz的ULN振荡器是最容易制造的。下面是提供给卫星公司的CFS10B频率标准图。频率为10MHz。在这里，我们可以看到-120dBc/Hz的相位噪声，1Hz偏移，-170dBc/Hz楼层噪声。

其他频率：

在其他频率（例如80MHz或100MHz）上实现超低相位噪声要困难得多。因此，我们在这些情况下所做的是将具有平均相位噪声的基本100MHz石英晶体振荡器锁定到ULN 10MHz振荡器。10MHz参考电压提供100MHz精度和低老化，同时改善100MHz振荡器的相位噪声，特别是在偏移量接近时。

下面是我们提供的另一个 CFS10B频率标准，这次是75MHz输出。在这里，我们将75MHz振荡器锁定到10MHz ULN参考。客户规格以黄线显示。如白色迹线所示，我们轻松击败了这些规格。事实上，下面的图是其中两个振荡器。因此，单个相位噪声比此高出3dB。这不是我们能做的最好的，只是我们满足了客户的规范目标。不要求超过你的需求是非常重要的。低相位噪声是一种非常昂贵的爱好！

100MHz振荡器：

下面是100MHz有源晶振的相位噪声曲线图，该振荡器锁相到我们的10MHz铷频率标准。

100MHz振荡器设计
相位噪声dBc/Hz@Offset	1赫兹	10赫兹	100赫兹	1kHz	10kHz	备注
客户的规格	-78	-117	-131	-155	-155
我们提供的规格(见上文)	-85	-120	-140	-154	-180
理论上最佳实现	-100	-130	-155	-165	-180

对于上面的相位噪声曲线，我们将100MHz振荡器锁定到普通模拟锁相环中的10MHzULN振荡器。“理论上可实现的最佳”是数字锁相环和多个SMD石英晶体振荡器的复杂组合。目前，我们符合客户的规格。理论数字超出了客户的整个规格，但是客户预算的五到十倍！这种设计仅适用于一种，并且由于它是一种特殊的设计，因此需要加起来。所以必须给出相位噪声要求或预算。

以上是典型情况，通常设计是在预算范围内客户想要的和可以实现的目标之间的折衷。通常，客户想要ULN信号的多个输出。这涉及一个分配放大器，用于隔离所需的输出并保护主振荡器输出的负载。显然，分配放大器本身必须具有超低相位噪声，否则信号将会降级。

幸运的是，我们开发了DA1-100-10系列。这是一个分配放大器，提供多个输出（1U机架尺寸最多20个），每个输出具有与其他输出（典型值为-90dB）的绝佳隔离和大的反向隔离图（通常为130dB），以保护主振荡器输出。

上图显示了我们DA1-100-10的相位噪声。可以看出，时钟晶体振荡器1Hz偏移的噪声接近比大多数ULN振荡器好10到20dB。远远的噪音约为-170dBc，再次足以满足大多数项目的要求。以下相位噪声是我们的标准产品。如果特别注意增益，输出电平等，可以将1Hz噪声降至-140dBc/Hz，将远处噪声降至-175dBc/Hz。

因为军事设备，工业产品，机械和科技的高速发展，越来越多的工程选择使用低相位噪声的振荡器，因为这种振荡器可以降低噪声，达到设计的要求。更重要的是，拥有低相噪的Oscillators产品，稳定性是所有晶振类型中，比较出色的，频率稳定性最高。相噪的单位是dBc/Hz，数值越低越好，工程师们可以对应规格书上的，记住这个单位符号，就可以轻松找到。

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