具有电压控制性能的VCXO系列是少有的拥有低相噪，低相位抖动的晶体振荡器之一，压控晶振的封装主要有7050mm，5032mm，3225mm，2520mm等，焊脚有四脚和六脚两种。Fortiming晶振公司研发生产的VCXO产品，是经过工程和技术人员长期钻研的成果，频率范围宽，适用于通信，汽车，网络，军用，工业，商业等领域的产品身上。以下是Fortiming公司提供的高频带VCXO系列低相位抖动的技术说明资料，共有五大部分。

抽象

论文介绍了UHFVCXO的新架构用于光学的小型SMD晶振封装数据通信网络。低级输出信号边沿的波动（低）相位抖动）和小的物理尺寸满足时钟振荡器的要求和那些数据恢复（CDR）系统网络。我们考虑了相位噪声光谱密度，抑制次谐波及其倍数为两个关键允许创建VCXO（或XO）的参数具有低相位抖动。出于许多可能的方式实现基于体波晶体的VCXOUHF乐队我们选择了两者的组合。一种是基于所需谐波的选择来自在100中运行的振荡器的信号MHz至160MHz频率范围。第二一种是对所需信号的广泛过滤频率。这种方法可以实现出色的相位抖动和相位噪声表现，以及长期和温度稳定。

1、引言

UHF频段压控晶振是必不可少的组成部分适用于多种应用。低相位抖动参考信号是提供高信号的关键因素宽带信号的质量处理通信系统。除了低相位抖动低相位漂移是另一个水晶提供的实质优势振荡器。它给人以方便的应用具有相位的电路中的晶体振荡器对齐和有效的CDR单元。该对光纤网络中VCXO的要求数据通信由波分复用（WDM）技术。为了分开不同波长信号每一个都经过在自己的频道中进行CDR操作。因此每一个通道有其独立的VCXO，其中与信号的时钟频率同步那个频道。有限的频道数量空间对VCXO尺寸提出了严格的要求。相位抖动要求由通道数据中允许的误码率流。

2、目标设定

VCXO的目标规范在SONET/SDH网络中的应用很好已知[1]，这些要求允许同步CDR单元和输入数据流。让我们考虑一下这个振荡器的要求（for一个频率为622.08MHz的例子）

使用以下参数：

a）标称频率622.08MHz;

b）供电电压+3.3V±5％;

c）控制电压+1.65±1.5V;

d）输出水平PECL

e）运行温度。范围-40至85°C;

f）尺寸14x9x6mm

g）整体频率稳定性。±30ppm;

h）拉伸能力（APR）±50ppm;

i）次谐波水平-30dBmin;

j）相位抖动最大16ps

但是，确定什么是有用的集成相位抖动的组件包括的。在我们的例子中，当输出信号时来自低频VCXO振荡器，不仅仅是相位噪声频谱密度有助于此，但分谐波的功率水平和他们的也是倍数。对于相移计算我们可以使用公式（1），它定义阶段波动色散s（t）DJ2在时间t内通过相位噪声频谱密度S（f）j和噪声带宽（对于SONET/SDH整体抖动带宽从fmin=10Hz到fmax=20MHz）[2]。

对于平均相位波动，我们获得了价值.01部分信号期如果要替换值S（f）j=-115dBc/Hz，t=1/fmin=0,1s在等式（1）中。它满足了SONET要求。斜率s（t）DJ2功能是正;因此，较小的t值下的抖动会要小得多。这句话是但是，只有“好”的石英晶体振荡器是正确的，哪个相位噪声谱密度可能是由Lissons模型[3]描述，并且有不是频谱中的单独行或附加“技术”噪音。定义的限制振荡器中单独线的幅度信号频谱，我们可以应用方程描述正弦波信号u（t）的调制用谐波信号用频率W0频率a。如果调制指数是以字母h表示，我们获得以下内容信号方程：

其中Jn是一阶贝塞尔函数。自J1（0,1）=0,0499，我们可以考虑存在频谱调制分量的水平-26dB是相位调制的结果最大相位偏差为0.1弧度和反之亦然。第一顺序贝塞尔函数，其中定义光谱分量的依赖性调制指数h的幅度是线性的后者的小价值。因此，按顺序获得0.01弧度的相位偏差（调制指数等于0.01），幅度为上面提到的光谱成分应该不超过-46dBc。

3、振荡器架构

晶振频率的选择是一种权衡在可制造性，长期稳定性之间要求，以及潜艇的可能性谐波抑制。考虑到现代高频率基本晶体处理技术和SONET/SDH长期我们选择的频率稳定性要求晶体频率范围为100MHz至160MHz。有几种方法从上面提到的频率变换范围为400MHz至1200MHz范围：

a）模拟倍频

b）PLL技术

c）选择所需的谐波

现有的主振荡频率振荡器级的谐波集。众所周知，有明显的约束振荡器设备的物理体积非常大难以实现高光谱纯度的输出信号使用前两种方法[4,5]。该使用第三种方法开发VCXO是在论文[6]中描述。该设备有噪音在200KHz偏移处，-150dBc/Hz的底限来自运营商，这是典型的价值100-360MHz频段VCXO。这意味着该设备不会降低远离噪声层的能力承运人。但是，单侧的斜率频带相位噪声频谱密度图等于20从100KHz到300Hz和30的dB/decadedB/decade降低300Hz。这是一个结果由于的负载晶体质量QL降级多谐波存在的影响石英振荡器阶段。这反过来导致时间相位抖动的恶化间隔从2us到10ms。为了减少不需要的数量和幅度光谱成分我们选择了组合方法a）和c）。这导致了减少所有不需要的光谱的幅度组件和基频信号。

4.电路描述

压控晶振原理图为622.08MHz输出频率信号如图1所示。

图1振荡器基本原理图

振荡器级是Colpitts电路，带有103.68MHz基波晶体。它有一个谐波选择电路，调谐在六次谐波。它可以降低水平不必要的谐波，从而改善了相位噪声性能。第二阶段是窄带放大器，也在调整所需频率为622.08MHz。

4、测量结果

单边带相位噪声谱密度622.08MHz压控晶振的图如图2所示。

图2压控晶振相位噪声频谱密度

可以看出10Hz时的相位噪声水平载波偏移为-55dBc/Hz，-85噪声时100Hz时的dBc/Hz和-140dBc/Hz地板，在约8KHz偏移处达到。相位噪声基准水平高出约10至比传统基波电压低15dB振荡器水平。这意味着一种操作模式VCXO晶振阶段更类似于倍频模式（频率乘以6会使噪音水平增加16dB）比谐波选择模式。该计算出的相位抖动值在100Hz到1MHz频带小于0.2psRMSVCXO输出信号的频谱是如图3所示。

图3压控晶振信号的频谱。

抑制次谐波及其倍数优于-50dB载波信号为622.08MHz。频率控制范围大于±140ppm，并基于±的整体频率稳定性30至40ppm，绝对拉伸范围大于±100PPM。调谐线性度优于±10％高频数字化示波器HP54120用于获得周期间抖动直方图。仪器的规格要求2.5ps触发抖动RMS。测量值接近指定的测量误差，这意味着对该价值的贡献由DUT可以忽略不计。它证实了我们的预测基于MATLAB的周期相位抖动次谐波的程度。

5、结论

拟议的VCXO架构允许用小型SMD制造振荡器包装（14x9x6mm3）并提供抑制次谐波及其倍数超过-50dB。振荡器舞台设计有提供高品质，低老化的使用晶体，并尽量减少插入“技术”噪声，因此相位噪声谱密度在1KHz偏移时不超过-115dBc/Hz来自载波，地板上的-140dBc/Hz。总相位抖动值优于1ps整个10Hz到20MHz的抖动带宽，如以及循环到循环。整体频率稳定性（包括老化）优于±30PPM。

压控晶体振荡器对于目前的科技来说是非常重要的，强大的性能带给产品稳定的发挥，在周围电压电源变化起伏大的时候，可以将电压控制到正常的范围内，避免高要求的多功能产品，因为电压过大而引发故障。金洛鑫电子代理多家海外的压控振荡器型号，其中就有Fortiming晶振公司的，广大新老用户可联系我司咨询或订购！0755-27837162